实验报告算术运算电路

1、四川大学电气信息学院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）、AFG310函数发生器 1台（3）、FLUKE45数字万用表 1台（4）TDS21

2、0数字式双踪示波器 1台2、虚拟实验器材（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-采样保持电路等

3、。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 )Av=Vo/Vi

4、000.5-1.600-3.20.8-2.560-3.21-3.200-3.22、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/Vi000.52.1004.20.83.3604.214.2004.23、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

5、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7-3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

6、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 ( V )110.0521-11215、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。表7-5积分运算电路输入波形输出波形6、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

7、出电压Vomax的测试。(1) 开环放大倍数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;(2) 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，

8、并填入表7-7中。表7-7 开环放大倍数Av和最大输出电压Vomax的测试ViVoVomaxAv开环放大倍数5.4mV5V925.9最大输出电压从0增加11.5V3 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RW1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/Vi0.5-1.55-3.10.8-2.48-3.11-3.1-3.14加法运算按图7-11接线，用数字万用表直流电

9、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7-11 加法运算测试电路表7-9加法运算的测试Vi1（V）Vi2(V)Vo(V)12-3.0321-3.034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RW1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)121.0021-1.00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

10、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