實驗四比例求和運算電路實驗報告8p

2022-08-19 13:30:02 字數 2153 閱讀 4513

一、實驗目的

1.掌握用整合運算放大器組成比例、求和電路的特點及效能。

2.學會上述電路的測試和分析方法。

二、實驗儀器

1.數字萬用表

2.訊號發生器

3.雙蹤示波器

其中,模擬電子線路實驗箱用到直流穩壓電源模組,元器件模組以及「比例求和運算電路」模板。

三、實驗原理

(一)、比例運算電路

1.工作原理

a.反相比例運算,最小輸入訊號等條件來選擇運算放大器和確定外圍電路元件引數。

如下圖所示。

輸入電壓經電阻r1加到整合運放的反相輸入端,其同相輸入端經電阻r2接地。輸出電壓經rf接回到反相輸入端。通常有: r2=r1//rf

由於虛斷,有 i+=0 ,則u+=-i+r2=0。又因虛短,可得:u-=u+=0

由於i-=0,則有i1=if,可得

由此可求得反相比例運算電路的電壓放大倍數為

反相比例運算電路的輸出電阻為:rof=0

輸入電阻為:rif=r1

b.同相比例運算

輸入電壓接至同相輸入端,輸出電壓通過電阻rf仍接到反相輸入端。r2的阻值應為r2=r1//rf。

根據虛短和虛斷的特點,可知i-=i+=0,則有

且 u-=u+=ui,可得:

同相比例運算電路輸入電阻為:

輸出電阻: rof=0

以上比例運算電路可以是交流運算,也可以是直流運算。輸入訊號如果是直流,則需加調零電路。如果是交流訊號輸入,則輸入、輸出端要加隔直電容,而調零電路可省略。

(二)求和運算電路

1.反相求和

根據「虛短」、「虛斷」的概念

當r1=r2=r,則

四、實驗內容及步驟

1、.電壓跟隨電路

實驗電路如圖1所示。按表1內容進行實驗測量並記錄。

理論計算得到電壓放大倍數:

即:ui=u+=u-=u

圖1 電壓跟隨器

表1:電壓跟隨器

從實驗結果看出基本滿足輸入等於輸出。

2、反相比例電路

理論值:(ui-u-)/10k=(u--uo)/100k且u+=u-=0故uo=-10ui。

實驗電路如圖2所示:

圖2:反向比例放大電路

(1)、按表2內容進行實驗測量並記錄.

表2:反相比例放大電路(1)

(2)、按表3進行實驗測量並記錄。

表三:反相比例放大電路(2)

其中rl接於vo與地之間。表中各項測量值均為ui=0及ui=800mv時所得該項量值之差。

測量結果:從實驗資料1得出輸出與輸入相差-10倍關係,基本符合理論,實驗資料(2) 主要驗證輸入端的虛斷與虛短。

3、同相比例放大電路

理論值:ui/10k=(ui-uo)/100k故uo=11ui。

實驗原理圖如下:

圖3:同相比例放大電路

(1)、按表4和表5內容進行實驗測量並記錄

表4:同相比例放大電路(1)

表5:同相比例放大電路(2)

以上驗證電路的輸入端特性,即虛斷與虛短

4、反相求和放大電路

理論計算:uo=-rf/r*(ui1+ui2)

實驗原理圖如下:

實驗結果如下:

5、雙端輸入求和放大電路

理論值:uo=(1+rf/r1)*r3/(r2+r3)*u2-rf/r1*u1

實驗原理圖如下:

實驗結果:

五、實驗小結及感想

1.總結本實驗中5種運算電路的特點及效能。

電壓跟隨電路:所測得的輸出電壓基本上與輸入電壓相等,實驗資料準確,誤差很小。

反向比例放大器,所測資料與理論估算的誤差較小,但當電壓加到3v時,理論值與實際值不符,原因是運算放大器本身的構造。

同相比例放大運算器,所測資料與理論估算的誤差較小,但當電壓加到3v時,理論值與實際值不符,原因是運算放大器本身的構造。

2.分析理論計算與實驗結果誤差的原因。

在實驗誤差允許範圍內,試驗所測得的資料與理論估算的資料基本一致,仍存在一定的誤差。

誤差分析:

1、可能是電壓調節的過程中存在著一些人為的誤差因素。

2、可能是所給的電壓表本身帶有一定的誤差。

3、實驗中的導線存在一定的電阻。

4、當電壓加大到某乙個值時,任憑輸入電壓怎麼增大,輸出電壓不會再改變了,這就是運算放大器本身的構造問題了。

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