试验报告：算术运算电路

1、电气工程及其自动化网络专升本实验报告实验课程：电工电子综合实践实验名称：算术运算电路班级：05秋电气工程及其自动化姓名：学号:VH1052U2003 日期：2007-9-4实验内容：一、实验目的1、了解集成运算放大器开环放大倍数Av和最大输出电压Vomax的测试方法。2、掌握比例运算、加法运算、减法运算、积分运算电路的调整, 微分电路的连接与测试。3、了解集成运算放大器非线性应用的特点。二、实验器材1、实物实验器材（1） 、HY177-30S双路可跟踪直流稳压电源1 台（2） 、AFG31C函数发生器1台(3) 、FLUKE45数字万用表1台(4) TDS210数字式双踪示波器1台2、虚拟实验

2、器材(1) 、操作系统为 Windows95/98/ME的计算机 1台(2) 、 Electronics Workbench Multisim 2001 电子线路仿真软件 1 套三、实验原理线性集成运算放大器在线性区工作时， 是一种具有高放大倍数的 放大器，加上负反馈网络， 就可完成各种线性应用，其中运算放大器 可以实现多种数学运算，其基本运算有比例、加法、减法、积分、微 分等。线性集成放大器在开环或引入正反馈的情况下， 当其两个差动输 入端之间存在着微小的失调电压时， 放大器就处于正饱和或负饱和状 态(即工作于非线性区) ，利用这种工作方式可以实现非线性应用， 如信号比较器 - 采样保持电路

3、等。衡量线性集成放大器的性能指标很多，其中开环放大倍数 Av 反 映了该器件在输出开路的条件下，输出电压对差模电压的放大能力。 最大输出电压Vomax则反映输出电压与输入电压的线性应用范围，超过此界限则进入非线性区。四、虚拟仿真实验内容及步骤1、反相比例运算放大电路测试按图连接电路，以直流电压源Vi作为输入信号，首先双击电压源，将电压源设定为0伏，点击电路窗口右上角的0-1开关或按 F5键运行电路，读出端电压表的值，填入表7-1中。然后按表7-1依次改变直流电压源 Vi的值，并将输出电压依次填入表 7-1 中。表7-1反相比例运算放大电路测试输入信号输出信号计算值Vi ( V )Vo ( V

4、)Av=Vo/Vi0012、同相比例运算放大电路测试按图连接电路，以直流电压源Vi作为输入信号，首先双击电压源，将电压源设定为0伏，点击电路窗口右上角的0-1开关或按 F5键运行电路，读出端电压表的值，填入表7-2中。然后按表7-2依次改变直流电压源 Vi的值，并将输出电压依次填入表 7-2 中。表7-2同相比例运算放大电路测试输入信号输出信号计算值Vi ( V )Vo ( V )Av=Vo/Vi0013、加法运算电路按图连接电路，使用两个直流电压源分别作为输入信号Vi1和Vi2，依次首先双击电压源，将电压源设定为1伏，点击电路窗口右上角的0-1开关或按F5键运行电路，读出端电压表的值， 填入

5、表7-3中。然后按表7-3依次改变直流电压源 Vi1和Vi2的值，并将输出电压依次填入表7-3中。表7-3加法运算电路输入信号输入信号输出信号Vi 1 (V )Vi 2 ( V )Vo ( V )11-221-312-34、减法运算电路按图连接电路，使用两个直流电压源分别作为输入信号Vi1和Vi2，依次首先双击电压源，将电压源设定为1伏，点击电路窗口右上角的0-1开关或按F5键运行电路，读出端电压表的值，填入表7-4中。然后按表7-4依次改变直流电压源 Vi1和Vi2的 值，并将输出电压依次填入表7-4中。表7-4减法运算电路输入信号输入信号输出信号Vi 1 (V )Vi 2 ( V )Vo

6、( V )1121-11215、积分运算电路按图连接电路，使函数发生器XFG1输出幅度为1V, 2KHz的方波 信号，使用示波器 XSC1观察输入与输出的波形，将波形图画入 表7-5中。XFG1rvii tv* ruR3lOOkohmXSC1输入波形输出波形积分运算电路表7-56、微分运算电路按图连接电路，使函数发生器XFG1输出幅度为1V，2KHz的方波信号，使用示波器 XSC1观察输入与输出的波形，将波形图画入表7-6中。表7-6微分运算电路输入波形输出波形五、实物实验内容及步骤1. 实验电路板分为五部分。2. 线性集成放大器开环放大倍数 Av和最大输出电压Vomax的测试。（1）开环放大

7、倍数Av的测试按图7-8接线，在输入信号未接入前调节Wo使Vo=0V（用数字万用表直流电压档测量）。然后，通过函数发生器接入正弦 波信号Vs,其频率为f=80Hz，调整Vs的幅度使输出电压 Vo=5V（用数字万用表交流电压档测量）再测量此时对应的输入电压Vi，将测量数据填入表7-7中。由下式可算得Av; 最大输出电压Vomax的测试按图7-9接线，输入正弦信号 Vi，其频率f=80Hz，用示波器 的CH2探头监测Vo, CH1（用作X轴信号）监测Vi，增大输入 信号直到示波器上观察到放大器进入非线性区 （图7-9所示曲 线）为止，从示波器上读出正负 Vomax值，并填入表7-7中。表7-7开环

8、放大倍数Av和最大输出电压Vomax的测试ViVoVomaxAv开环放大倍数5V最大输出电压从0增加3. 反相比例运算按图7-10接线，用数字万用表直流电压档进行测量。先将输入 端接地，调节 Wo使Vo=0V然后，将输入端与 RW1连接，调节RW使用权Vi为表7-8所给出的值，同时测量对应的Vo值，并填入表中，理论计算 Vo/Vi=RF3/R5图7-10反相比例运算电路表7-8反相比例运算的测试Vi(V)Vo(V)Vo/Vi14. 加法运算按图7-11接线，用数字万用表直流电压档进行测量，调节RW1和RW2 使Vi1和Vi2分别为表7-9所给出的值，同时测量对应的 Vo值，并 填入表中。图7-

9、11加法运算测试电路表7-9加法运算的测试Vi1 (V)Vi2(V)Vo(V)12214. 减法运算按图7-12接线，用数字万用表直流电压档进行测量，调节RW和RW2 使Vi1和Vi2分别为表7-10所给出的值，同时测量对应的Vo值，并 填入表中。表7-10减法运算的测试Vi1 (V)Vi2(V)Vo(V)1221图7-12减法运算测试电路5. 积分运算按图7-12 (a)接线，用函数发生器输入方波信号Vi=3V, f=2KHz,用双踪示波器观察Vi和Vo并绘入图7-12 (b)中 图7-12 (a)积分运算测试电路和输入输出波形6微分运算按图7-13 (a)接线，用函数发生器输入方波信号 Vi=3V, f=2KHz, 用双踪示波器观察Vi和Vo并绘入图7-13 (b)中。六、实验分析1. 整理实验数据，并从集成运算放大器 Av和Vomax参数的测试结 果，阐述集成运算放大器的特点。答：集成运算放大器的特点， 开环电压放大倍数非常大， 接近无穷大。 最大的输出电压接近电源电压。2. 如果在反相比例运算中将直流电压换成交流正弦电压源，其结 果如何？答：结果一样，还是按照反馈比例运算。 Vo=- (R2 /R1)Vi3. 用比例、加法、减法运算结果分析集成运算放大器构成的比例、 加法、减法电路的结构特点，其运算精度和稳定