集成运放组成的基本运算电路实验报告.doc

专业：电气工程及其自动化姓名： 学号：日期：地点： 实验报告课程名称： 电路与电子技术实验 指导老师： 成绩： 实验名称： 集成运放组成的基本运算电路实验 实验类型： 同组学生姓名： 一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填）三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填）七、讨论、心得一、 实验目的和要求1. 研究集成运放组成的比例、加法和积分等基本运算电路的功能；2. 掌握集成运算放大电路的三种输入方式。3. 了解集成运算放大器在实际应用时应考虑的一些问题；4. 理解在放大电路中引入负反馈的方法和负反馈对放大电路各项性能指标的影响；5. 学会用集成运算放大器实现波形变换二、 实验内容和原理1. 实现两个信号的反相加法运算2. 输入正弦波，示波器观察输入和输出波形，毫伏表测量有效值3. 实现单一信号同相比例运算(选做)4. 输入正弦波，示波器观察输入和输出波形，毫伏表测量有效值，测量闭环传输特性：Vo = f (Vs) 5. 实现两个信号的减法(差分)运算6. 输入正弦波，示波器观察输入和输出波形，毫伏表测量有效值7. 实现积分运算(选做)8. 设置输出初态电压等于零；输入接固定直流电压，断开K2，进入积分；用示波器观察输出变化(如何设定X轴,Y轴和触发方式) 9. 波形转换方波转换成三角波10. 设：Tp为方波半个周期时间；=R2C 11. 在Tp三种情况下加入方波信号，用示波器观察输出和输入波形，记录线性情况和幅度的变化。三、 主要仪器设备1. 集成运算电路实验板；通用运算放大器A741、电阻电容等元器件；2. MS8200G型数字多用表；XJ4318型双踪示波器；XJ1631数字函数信号发生器；DF2172B型交流电压表；HY3003D-3型可调式直流稳压稳流电源 。四、 实验内容、数据记录及处理分析1. 读取几个元器件的标称，并用万用表测量其真实值元件标称实测金属膜电阻蓝灰棕金680/5%675金属膜电阻棕黑黄金100000/5%102.3k金属膜电阻棕红棕黄120/5%120.6电解电容10uF9.31uF圆片陶瓷电容10310nF11.3nF圆片陶瓷电容104100nF83.3nF电位器47k43.5k电位器250k216k电位器250k223k2. 实现两个信号的反相加法运算 实验仿真电路图如下 实验数据记录测量输入和输出信号的幅值，并用示波器观察输入和输出信号波形，将实验结果记录在下述表格中：输入信号vs1 输入信号vs2 输出电压vo (V)(V)(V)有效值波 形有效值波 形有效值峰值波形72.12mV上图一号波72.12mV上图一号波1.7007V4.78V上图一号波 根据公式 ，由两个Vs，计算Vo得到 Vo=（10*72.12mV+10*72.12mV） = 1.4424V 与实验所得数据1.7V相差不大，可以接受，会产生此误差，可能因为电阻等元件存在误差，也可能运算放大器本身在无信号输入时就已经有输出。3. 实现单一信号同相比例运算 实验步骤：测量输入和输出信号幅值，验证电路功能。测出电压传输特性，并记录曲线。 电压传输特性是表征输入输出之间的关系曲线，即 vo= f (vs) 。电压传输特性曲线可用示波器来观察。电路图如下仿真结果如下实验数据记录 测量输入和输出信号的幅值，并用示波器观察输入和输出信号波形，将实验结果记录在下述表格中：输入信号vs 输出电压vo (V)(V)有效值波 形有效值峰值波形74.35mV见上图一号波形841.1mV2.387V见上图二号波形 根据公式 ，由Vs，计算Vo得到 Vo=（1+10）*74.35m = 817.85mV 与实验所得数据841.1mV基本相同，实验成功。4. 实现两个信号的减法(差分)运算实验步骤：测量输入和输出信号幅值，验证电路功能。电路图如下仿真结果如下实验数据记录 测量输入和输出信号的幅值，并用示波器观察输入和输出信号波形，将实验结果记录在下述表格中：输入信号vs1 输入信号vs2 输出电压vo (V)(V)(V)有效值波 形有效值波 形有效值峰值波形7.053V上图一号波形7.053V上图一号波形215.29mV607mV上图二号波形 根据公式 ，由两个Vs，计算Vo得到 Vo= 10*7.053V10*7.053V = 0V 与实验所得数据0.21529V相差不大，可以接受，会产生此误差，可能因为电阻等元件存在误差，也可能运算放大器本身在无信号输入时就已经有输出。5. 积分运算电路Vo=-1R1C0tVsdt电路图如下仿真结果如下6. 波形转换方波转换成三角波Vo=-1R1C0tVsdt电路仿真如下A T=0.1ms时 B T=100ms时C T=1s时数据记录： 接三种情况加入方波信号，用示波器观察输出和输入波形，记录线性情况和幅度的变化。1、Tp1、T=100us2、T=99.9ms3、T=998msvs周期vs幅度值vo线性情况vo幅度值100us1.095V第一幅图二号波形20.5mV99.9ms0.998V第二幅图二号波形4.68V998ms1.045V第三幅图二号波形10V根据公式 Vo=-1R1C0tVsdt，由Vs，计算Vo1、当T=100us时得到Vo=-1R1C0tVsdt=0.02329V ,与实验所得的20.5mV接近，可以接受2、当T=99.9ms时得到Vo=-1R1C0tVsdt=21.21V ,与实验所得的4.68V有较大差距，存在的误差有可能是人为或者系统本身的误差3、当T=998us时得到Vo=-1R1C0tVsdt=221.89V ,与实验所得的10V相差甚远，此时观察波形，可以看到积分段早已经呈现平直线，可见时间常数比方波周期小得多，早已经充电完毕。五、 讨论、心得（1） 做运算放大器电路的实验需要谨慎连接电路，连接好以后最好再检查一下电路，以免电路连接不慎导致运放芯片被烧掉（2） 运算放大器在使用前必须仔细阅读运算放大器的使用手