实验四    比例求和运算电路

一、实验目的

①掌握用集成运算放大器组成比例\求和电路的特点和性能；

②学会用集成运算放大电路的测试和分析方法。

二、实验仪器

①数字万用表；②示波器；③信号发生器。

三、实验内容

Ⅰ.电压跟随器

实验电路如图1所示：

                                  图1  电压跟随器

按表1内容实验并记录。

表1

Ⅱ.反相比例放大电路

实验电路如图2所示：

?

 图2  反相比例放大?器

1）按表2内容实验并测量记录：

表2

发现当U_i=3000 mV时误差较大。

2）按表3要求实验并测量记录：

表3

其中R_L接于V_O与地之间。表中各项测量值均为U_i=0及U_i=800mV时所得该项测量值之差。

Ⅲ.同相比例放大器

电路如图3所示。理论值：U_i/10K=（U_i-U_O）/100K故U_O=11U?_i

?

图3  同相比例放大?电路

1）按表4和5实验测量并记录。

表4

表5

Ⅳ.反相求和放大电路

实验电路如图4所示。理论值：U_O=-R_F/R*（U_i1+U_i2）

?

图4  反相求和放大器

按表6内容进行实验测量，并与预习计算比较。

Ⅴ.双端输入差放放大电路

实验电路如图5所示。

理论值：U_O=（1+R_F/R₁）*R₃/（R₂+R₃）*U₂-R_F/R₁*U?₁

图5  双端输入求和放大器

按表7要求实验并测量记录：

表7

表7

四、实验总结：

   通过这次实验，掌握了利用集成运算放大器组成比例\求和电路的方法，学会集成运算放大电路的测试和分析方法。在实验过程中，在同相和反相放大电路中测量数据的误差比较大，这应该是实验时的输入信号调的误差较大所造成的?。

 

第二篇：比例求和运算电路

比例求和运算电路

一、实验目的

1．掌握用集成运算放大器组成比例、求和电路。

2．掌握比例、求和运算电路的特点及性能。

3．学会上述电路的测试和分析方法。

4．掌握各电路的工作原理。

二、预习要求

1．计算表8.1中的Vo和Af。

2．估算表8.3中的理论值。

3．估算表8.4中的理论值。

4．计算表8.6中的值。

5．计算表8.7中的值。

三、实验原理及参考电路

（一）、比例运算电路

1．工作原理

比例运算（反相比例运算与同相比例运算）是应用最广泛的一种基本运算电路。

a．反相比例运算,最小输入信号等条件来选择运算放大器和确定外围电路元件参数。

如下图所示。

输入电压经电阻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。输出电压经R_F接回到反相输入端。通常有：  R₂=R₁//R_F

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i₁=i_f，可得：                             

由此可求得反相比例运算电路的电压放大倍数为：                           

反相比例运算电路的输出电阻为：R_of=0

输入电阻为：R_if=R₁

b．同相比例运算

输入电压接至同相输入端，输出电压通过电阻R_F仍接到反相输入端。R₂的阻值应为R₂=R₁//R_F。

根据虚短和虚断的特点，可知I_-=I₊=0,

则有         

且 u_-=u₊=u_i，可得：

同相比例运算电路输入电阻为：  

输出电阻： R_of=0

以上比例运算电路可以是交流运算，也可以是直流运算。输入信号如果是直流，则需加调零电路。如果是交流信号输入，则输入、输出端要加隔直电容，而调零电路可省略。

选择集成运算放大器时，首先应查阅手册，了解运放主要参数，一般为了减小闭环增益误差，提高放大电路的工作稳定性，应尽量选用失调温漂小，开环电压增益高，输入电阻高，输出电阻低的运算放大器。

特别是在交流放大时，为减小放大电路的频率失真和相位失真（动态误差），集成运算放大器的增益——带宽积G·B和转换速度SR必须满足以下关系：

式中f_max为输入信号最高工作频率，U_omax为最大输出电压幅值

对于同相比例电路运算电路，还要特别注意存在共模输入信号的问题，也就是说，要求集成运算放大器允许的共模输入电压范围必须大于实际的共模输入信号幅值。并要求有很高的共模抑制比。

（二）求和运算电路

1．反相求和

基本电路如下图所示

根据“虚短”、“虚断”的概念

      

当R₁=R₂=R，则 

2．同相求和

由读者自己分析。

四、实验内容

1．电压跟随器

实验电路如图8-1所示，接好线之后，接12V的直流电源。

图8-1 电压跟随器

（1）按表8.1内容实验并测量记录。

表8.1

（2）断开直流信号源，在输人端加入频率的正弦信号，用毫伏表测量输出端的信号电压并用示波器观察、的相位关系，记录于表8.2 中。

表8.2

2．反相比例放大器

实验电路如图8-2所示。接好电路后，接12v的直流电源。

图8-2 反相比例放大器

（1）按表8.3内容实验并测量记录。

表8.3

（2）断开直流传号源，在输入端加人频率的正弦信号，用毫伏表测量输出端的信号电压Vo并用示波器观察Vo,Vi的相位关系，记录于表8.5中。

表8.5

（3）测量图8-2电路的上限截止频率。

3．同相比例放大器

电路如图8-3所示。

（1）按表8.6实验测量并记录。

图8-3同相比例放大器

表8.6

（2）断开直流信号源，在输人端加入频率的正弦信号，用毫伏表测量输出端的信号电压Vo并用示波器观察Vo，Vi的相位关系，记录于表8.7中。

表8.7

（3）测出电路的上限截止频率

4．反相求和放大电路

实验电路如图8-4所示。

按表8.8内容进行实验测量，并与预习计算比较。

表8.8

图8-4反相求和放大电路

5．双端输入求和放大电路

实验电路如图8-5所示。

按表8.9要求实验并测量记录。

表8.9

图8-5 双端输入求和电路

五、实验报告要求

1．总结本实验中5种运算电路的特点及性能。

2．分析理论计算与实验结果误差的原因。

六、思考题

1．运算放大器在同相放大和反相放大时，在接法上有什么异同点？同相放大器若把反馈电路也接到同相端行不行？为什么？

2．（设计）用反相比例运算电路实现 Uo= -4U_i,R_if=10kΩ

3．用同相比例运算电路实现Uo=5U_i

4．实现Uo=A_uf(U_i2-U_i1)电路。要求 A_uf=4  ,R_if=10k

以上输入信号大小，交、直流自定。

七、实验仪器

模拟电子线路实验箱    一台           双踪示波器    一台

万用表                一台           连线          若干

其中，模拟电子线路实验箱用到信号发生器、直流稳压电源模块，元器件模组以及“比例求和运算电路”模板。