模拟运算电路
实验四 模拟运算电路 一、实验目的
1、深刻理解运算放大器的“虚短”、“虚断”的概念。熟悉运放在信号放大和模拟运算方面的应用; 2、掌握反相比例运算电路、同相比例运算电路、加法和减法运算及单电源交流放大等电路的
方法;
3、学会测试上述各运算电路的工作波形及电压传输特性。
二、实验仪器与器材
示波器、直流稳压源、函数发生器、交流毫伏表、模拟电路实验箱、万用表、µA741运算放大器等。
三、实验内容
用运算放大器µA741完成下面的设计题目。
µA741的外观和引脚图如图4-1。本次实验中µA741的工作电压为?15V。引脚说明:
2――反相输入端; +UCCU0 3――同相输入端;
4――负电源;
8765 6――输出端;
7――正电源;
µ A 741
1234
U-UCCU_,
图4-1 µA741外观和引脚图 1、设计反相放大器
R,10K,设计一反相放大器,满足关系式A,,10(原理图:书73页图2-4-1,已知,其它电阻值Vf1自取)。
(1) 在输入接地的情况下,进行调零。调零电路见图2-4-8。
UU(2) 输入直流信号分别为0.5V、0.2V、,0.2V、,0.5V,用万用表测量对应于不同的值填入 Uoii表4-1,计算A且与理论值比较。 Vf
表4-1
U(V) 0.5 0.2 ,0.2 ,0.5 i
U(V)(理论值) O
U(V)(测量值) O
A(理论值) Vf
A(计算值) Vf
UUff(3)输入1KHz的正弦信号,在输入不失真的情况下(建议,0.2V),测量、、,计算A及iOHLVf
BW。
UBW测试方法:给入1KHz的正弦信号,调节输入电压使得输出波形不失真(如,0.2V),调整示i
UU波器的“W Div”及其微调旋钮使显示的波形高度正好为5格。保持输入信号大小不变(由交流毫Oi
U伏表监视),分别将信号源频率向高频及低频调节,波形的幅度将会随频率的变化而逐渐减小,当在频O
率的高端及低端波形幅度下降到最大幅度的0.7倍时,所对应的信号源的频率就是被测放大器的上限截止
ff频率及下限截止频率。 HL
2、设计加法器
U(UU),,,设计一加法器,满足,原理图2-4-4,R,R,R,10K,。选取两组直流信Oi1i212F
U号电压,测量相应的值,填入表4-2中,并与理论值进行比较。 O
表4-2
UUUU(V) (V) (V)(测量值) (V)(理论值) i1i2OO
0.2 0.6
,0.2 ,0.6
、设计减法器 3
U10(UU),,,R,R,10K,,R,R,100K,设计一减法器,满足,原理图2-4-5,。123FOi1i2
U选取两组直流信号电压,测量相应的值,填入表4-3中,并与理论值进行比较。 O
表4-3
UUUU(V) (V) (V)(测量值) (V)(理论值) i1i2OO
0.2 0.6
,0.2 ,0.6
4、设计单电源交流放大器(杏林不作要求)
,RA设计一个单电源交流放大器,要求,,4,原理图2-4-6,为可调电阻,调节其值为40K。 VfF
U(1) 输入1KHz,且,0.5V的正弦信号,观察输入输出波形并
波形(标出峰峰值或计算出有效值)。 i
A(2) 测量输出电压有效值,验证是否满足,,4。 Vf
ff(3) 改变信号频率,测量、,并确定放大器的带宽BW。 HL
U2U3U,,,5、设计电路满足。(选做) Oi1i2
UU(1)接入1KHz,有效值1V的方波信号,接入5KHz,有效值0.1V的方波信号,用示波器观察输i1i2
U出电压的波形,在同一个坐标系中记录输入输出波形图。 O
(2)将波形与理论波形比较。
五、预习要求
1、复习集成运放有关模拟运算应用方面的内容,弄清各电路的工作原理。 2、根据实验内容设计实验电路,并选择相应的器件参数。
3、写出每个实验的步骤、所用仪器,画出表格待填。
4、在预习
中计算好有关内容的理论数据,便于在实测中进行比较。 5、回答所有思考题。
六、实验报告要求
1、写出所做实验电路的目的、仪器、原理、实验步骤,画出设计,并标注元件参数值。 2、整理实验数据,并在同一个坐标系中画出相应的输入、输出波形。 3、对实验数据进行分析,并与理论数据进行比较、分析。
4、回答所有思考题。
七、思考题
1、理想运算放大器具有哪些特点,
2、单电源运放用来放大交流信号时,电路结构上应满足哪些要求,若改用单一负电源供电,电路应作如
何改动,
3、运放用作模拟运算电路时,“虚短”、“虚断”能永远满足吗,试问:在什么条件下“虚短”、“虚断”将
不再存在,