2023年运算电路实验报告

实验报告课程名称：——模拟电子技术实验__指导老师：——成绩:_______实验名称：实验13基本运算电路实验类型:__同组学生姓名：—一、实验目的和规定（必填）二、实验内容和原理（必填）三、重要仪器设备（必填）四、操作方法和实验环节五、实验数据记录和解决六、实验结果与分析（必填）七、讨论、心得一.实验目的和规定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•”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。二.实验内容和原理1.实现两个信号的反相加法运算。2.实现同相比例运算。3.用减法器实现两信号的减法运算。4.实现积分运算。5.用积分电路将方波转换为三角波。运放口a741.介绍：集成运算放大器（简称集成运放）是一种高增益的直流放大器，它有二个输入端。根据输入电路的不同，有同相输入、反相输入和差动输入三种方式。集成运放在实际运用中，都必须用外接负反馈网络构成闭环放大，用以实现各种模拟运算。pa741引脚排列：三.重要仪器设备示波器、信号发生器、晶体管毫伏表运算电路实验电路板□a741、电阻电容等元件四.操作方法和实验环节.实现两个信号的反相加法运算?rfrfv?????v?vosls2??r2?r1?a.反相比例运算，最小输入信号uimin等条件来选择运算放大器和拟定外围电路元件参数。如下图所示。10kG)输入电压ui经电阻r1加到集成运放的反相输入端，其同相输入端经电阻r2接地。输出电压u。经rf接回到反相输入端。通常有：r2=ri//rf由于虚断,有i+=0,则u+=-i+r2=0。又因虚短，可得：u—=u+=0由于i-=0,则有il=if,可得：ui?u?u??uo?rlrfuorf?a????ufurli由此可求得反相比例运算电路的电压放大倍数为：？?rif?i?rl?ii?反相比例运算电路的输出电阻为：rof=0输入电阻为:rif=rlb.同相比例运算10kw输入电压ui接至同相输入端，输出电压u。通过电阻rf仍接到反相输入端。r2的阻值应为r2=r1//rfo根据虚短和虚断的特点，可知i-=i+=0,则有u??且u—=u+=ui,可得：rl?uo?uir1?rfauf?r1?uorl?rfuor?1?fuir1同相比例运算电路输入电阻为：rif?输出电阻：rof=0ui??ii以上比例运算电路可以是交流运算，也可以是直流运算。输入信号假如是直流，则需加调零电路。假如是交流信号输入，则输入、输出端要加隔直电容，而调零电路可省略。(二)求和运算电路1.反相求和根据''虚短〃、''虚断”的概念rruilui2u???ouo??(fuil?fui2)r1r2r1r2rf当r1=r2=r,则uo??rf(ui1?ui2)r四、实验内容及环节1、.电压跟随电路实验电路如图1所示。按表1内容进行实验测量并记录。理论计算：得到电压放大倍数：即：ui=u+=u-=u图1电压跟随器从实验结果看出基本满足输入等于输出.2、反相比例电路理论值：(ui-u-)/10k=(u--uo)/100k且u+=u-=0故uo=-10uio实验电路如图2所示：图2:反向比例放大电路(1)、按表2内容进行实验测量并记录.表2：反相比例放大电路(1)(2)、按表3进行实验测量并记录。量值之差。测量结果：从实验数据1得出输出与输入相差一10倍关系，基本符合理论，实验数据(2)重要验证输入端的虚断与虚短。3、同相比例放大电路理论值：ui/10k=(ui—u。)/100k故uo=lluio实验原理图如下：图3:同相比例放大电路(1)、按表4和表5内容进行实验测量并记录表4：同相比例放大电路(1)4、反相求和放大电路理论计算：u。=-rf/r*(uil+ui2)实验原理图如下：5、双端输入求和放大电路理论值：uo=(1+rf/rl)*r3/(r2+r3)*u2-rf/rl*ul实验原理图如下：五、实验小结及感想1.总结本实验中5种运算电路的特点及性能。电压跟随电路：所测得的输出电压基本上与输入电压相等，实验数据准确，误差很小。反向比例放大器，所测数据与理论估算的误差较小，但当电压加到3V时，理论值与实际值不符，因素是运算放大器自身的构造。通过该电路可实现两个信号的反相加法运算。为了消除运放输入偏置电流及其漂移导致的运算误差，需在运放同相端接入平衡电阻r3,其阻值应与运放反相端地外接等效电阻相等，即规定r3=rl//r2//rfo测量出输入和输出信号的幅值，并记录示波器波形。注意事项：碘加输入信号可认为直流，也可以选用正弦、方波或三角波信号。但在选取信号的频率和幅度时，应考虑运放的频响和输出幅度的限制。劭防止出现自激振荡和饱和失真，应当用示波器监视输出电压波形。⑨保证电路对的，应对输出直流电位进行测试，即保证零输入时为零输出。.实现同相比例运算电路特点是输入电阻比较大，电阻r同样是为了消除偏置电流的影响，故规定r=rl//rfo?rf7?v?o?l?r??vs1??实验环节：(1)测量输入和输出信号幅值，验证电路功能。(2)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)。同相比例运算电路的输入输出成比例关系。但输出信号的大小受集成运放的最大输出电压幅度的限制，因此输入输出只在一定范围内是保持线性关系的。电压传输特性曲线可用示波器来观测。(3)测量出输入和输出信号的幅值，并记录示波器波形。.用减法器实现两信号的减法运算差分放大电路即减法器，为消除运放输入偏执电流的影响，规定rl=r2,rf=r3.v?rf?v?v?os2sir1把实验数据及波形填入表格。实验注意事项同前。.实现积分运算1vo?9*rlcvt??sr1c?vdtst电路原理：积分电路如上图所示，在进行积分运算之前，将图中kl闭合，通过电阻r2的负反馈作用，进行运放零输出检资，在完毕零输出检资后，须将kl打开，以免因r2的接入而导致积分误差。k2的设立一方面为积分电容放电提供通路，将其闭合即可实现积分电容初始电压vc(0)=0o另一方面，可控制积分起始点，即在加入信号vs后，只要k2一打开，电容就将被恒流充电，电路也就开始进行积分运算。P.4实验名称:实验13基本运算电路姓名：学号：实验环节：用示波器观测输出随时间变化的轨迹，记录输入信号参数和示波器观测到的输出波形。(1)先检查零输出，将电容c放电；(2)将示波器按钮置于适当位置：?将光点移至屏幕左上角作为坐标原点；？y轴输入耦合选用、'dc〃；?触发方式采用''norm〃；(3)加入输入信号(直流)，然后将k2打开，即可看到光点随时间的移动轨迹。.用积分电路将方波转换为三角波电路如图所示。图中电阻r2的接入是为了克制由ii。、vi。所导致的积分漂移，从而稳定运放的输出零点。在(i2=r2c)的条件下，若vs为常数，则vO与t将近似成线性关系。因此，当vs为方波信号并满足tp<：&11;12时(1^为方波半个周期时间)，则V。将转变为三角波，旦方波的周期愈小，三角波的线性愈好，但三角波的幅度将随之减小。实验环节及数据记录：接三种情况加入方波信号，用示波器观测输出和输入波形，记录线性情况和幅度的变化。?tp<<t2?tp"2?tp>>；t2五、实验数据记录与解决、实验结果与分析1、反相加法运算p.5实验名称：实验13基本运算电路姓名：学号：由于?rf?rfvo???v?v?rs1rs2??=-(1Ovs1+1Ovs2)?1?2理论上vo=ll.2v,实际vo=9.90v,相对误差11.6%。误差分析：颂查零输入时，vo=0.5v左右(即使仿真也有几百微伏)，并非完全为零，因此加上信号测量时会有一定的误差。②UJ量vq过程中，亳伏表达数时有时无，通过按压电路板与接线处都会使室伏表达数产生一定的波动，可见电路自身并不稳定。本实验读数是亳伏表多次稳定在该数值时读取，但仍然不可避免地由于电路元件实际值存在一定的误差范围、夹子连接及安放位置导致的读数不稳定、以及部分视差因素，导致误差的存在。2、同比例运算20v?rf?v?由于。？？？vs=l1v。，理论上vo=5.61v,相对误差0.2%。误差分析同前。？l?r1??0V-20vOvv(vo)v(vi)0.4v0.8v2v6vOv输出信号的大小受集成运放的最大输出电压幅度的限制，由仿真结果可见，输入输出在0-1.3V内是保持线性关系的。篇二：比例求和运算电路实验报告比例求和运算电路实验报告一、实验目的雷提用集成运算放大器组成比例'求和电路的特点和性能；②X会用集成运算放大电路的测试和分析方法。二、实验仪器学字万用表；颔波器；③言号发生器。三、实验内容i.电压跟随器实验电路如图6-1所示：理论值：ui=u+=u-=u图6-1电压跟随器按表6-1内容实验并记录。表6—1II反相比例放大电路实验电路如图6-2所示：理论值：(ui-u—)/10k=(u--uo)/100k且u+=u—=0故uo=-10ui图6-2反相比例放大器1)按表6-2内容实验并测量记录：表6-2发现当ui=3000mv时误差较大。2)按表6—3规定实验并测量记录：表6-3其中rl接于V。与地之间。表中各项测量值均为ui=0>Sui=800iTiv时所得该项测量值之差。iii■同相比例放大器电路如图6-3所示。理论值:ui/10k=(ui-uo)/100k故uo=llui图6-3同相比例放大电路1)按表6-4和6-5实验测量并记录。表6-5iv.反相求和放大电路实验电路如图6-4所示。理论值：uo=-rf/r*(uil+ui2)图6-4反相求和放大器按表6—6内容进行实验测量，并与预习计算比较。表6-6V.双端输入差放放大电路实验电路如图6—5所示。理论值：u。=(1+rf/r1)*r3/(r2+r3)*u2-rf/rl*ul篇三：集成运放基本运算电路实验报告实验七集成运放基本运算电路一、实验目的1、研究由集成运算放大器组成的比例、加法、减法和积分等基本运算电路的功能。2、了解运算放大器在实际应用时应考虑的一些问题。二、实验原理集成运算放大器是一种具有高电压放大倍数的直接耦合多级放大电路。当外部接入不同的线性或非线性元器件组成输入和负反馈电路时，可以灵活地实现各种特定的函数关系。在线性应用方面，可组成比例、加法、减法、积分、微分、对数等模拟运算电路。抱负运算放大器特性在大多数情况下，将运放视为抱负运放，就是将运放的各项技术指标抱负化，满足下列条件的运算放大器称为抱负运放。开环电压增益aud=g输入阻抗ri=8输出阻抗ro=0带宽fbw=~失调与漂移均为零等。抱负运放在线性应用时的两个重要特性：(1)输出电压u。与输入电压之间满足关系式uo=aud(uH—u-)由于aud=8,而uo为有限值，因此，u+-u-*0。即u+*u-,称为''虚短〃。(2)由于ri=8,故流进运放两个输入端的电流可视为零，即iib=0,称为''虚断〃。这说明运放对其前级吸取电流极小。卜.述两个特性是分析抱负运放应用电路的基本原则，可简化运放电路的计算。基本运算电路.加法器是指输出信号为几个输入信号之和的放大器。用数学式子表达为：y=x1+x2+??+xnil+i2+i3+??4-in=ifvilvi2vv??i3????in=ifrrrr于是有v0=?rfr(vil+vi2+vi3+??+vin)假如各电阻的阻值不同，则可作为比例加法瑞，则有rfrf?rf?v0???vi1?vi2????vin?r2rn?rl?2、减法器是指输出信号为两个输入信号之差的放大器。用数学关系表达时，可写为：y=x1—x2下图为减法器的基本结构图。由于va=vbrfv?vava?vOi2?il??ifvb?vi2rIrfrl?rf（已知r3=rf）r所以vO?f?vil?vi2?r13、积分器是指输出信号为输入信号积分后的结果，用数学关系表达为：V??xdtt右图是最基本的积分器的结构图。这里反馈网络的一个部分用电容来代替电阻，则有：ii?ic?7上式表达了输出信号是输入信号积分的结果。4、微分渊。微分是积分的反运算，微分渊是指输出信号为输入信号微分运dx算的结果。用数学式子表达为：y?dt下图示出微分器的基本原理图，运用''虚断〃和和''虚短〃的概念，可以建立以下关系式：三、实验设计规定规定根据实验原理设计反相加法运算电路、减法运算电路、积分运算电路，并设计数据登记