集成运算放大器的应用(一)

实验九集成运算放大器的应用（一）比例求和运算电路实验一、实验目的1．了解运算放大器的性质和特性，用运算放大器组成基本的运算电路。2．学会上述电路的测试和分析方法。二、实验仪器及设备1．实验箱TD-AS2．示波器3.信号发生器4.毫伏表5.万用表6．直流稳压电源三、实验内容及步骤1.电压跟随器R510KR8100KUiUo-+A1图9.1电压跟随器连接电路，将直流信号源的信号接入Ui，调节不同的Ui幅值，用万用表测量Uo并完成下表。表9.1直流输入电压Ui（V）-4-3234输出电压Uo实测估算估算参考公式：ioUU2.反向比例运算电路模拟电路实验教程内蒙古大学电子信息工程学院2R210KR510KR8100KUiUo-+A1图9.2反向比例放大电路连接电路，将直流信号源的信号接入Ui，调节输入电压Ui幅值，用万用表测量Uo并完成下表。表9.2直流输入电压Ui（mV）-200-400300500700输出电压Uo实测（V）估算（V）估算参考公式：i28oURRU3.同向比例运算电路R210KR510KR8100KUiUo-+A1图9.3同向比例放大电路连接电路，将直流信号源的信号接入Ui，调节输入电压Ui幅值，用万用表测量Uo并完成下表。表9.3直流输入电压Ui（mV）-200-400300500800输出电压Uo实测（V）估算（V）估算参考公式：i28oURR1U)(4.反向加法运算电路模拟电路实验教程内蒙古大学电子信息工程学院3R510KR8100KUi1Uo-+A1R420KR210KUi2图9.4反向加法运算电路连接电路，将直流信号源的信号接入Ui1、Ui2，调节不同的幅值，用万用表测量Uo并完成下表。表9.4直流输入电压Ui1（V）-0.3-0.40.20.1Ui2（V）1-0.2-10.4输出电压Uo实测（V）估算（V）估算参考公式：)(2i481i28oURRURRU5.双端输入运算电路R620KR8100KUi1Uo-+A1R420KUi2R7100K图9.5双端输入运算电路连接电路，将信号源的直流信号接入Ui1、Ui2，调节不同的幅值，用万用表测量Uo并完成下表。表9.5模拟电路实验教程内蒙古大学电子信息工程学院4直流输入电压Ui1（V）-0.3-0.40.20.1Ui2（V）0.52-14输出电压Uo实测（V）估算（V）估算参考公式：1i482i78oURRURRU四、讨论1．说明在加法器电路中，有一信号源开路或短路对输出电压的影响。为什么？2．在运算放大器中，当iV大到一定的数值后，0V不再按线性比例关系增大，这是何原因？与哪些技术指标有关？模拟电路实验教程内蒙古大学电子信息工程学院5实验十集成运算放大器的应用（二）积分与微分电路实验一、实验目的1．进一步了解运算放大器的性质与特点，用集成运算放大器组成积分、微分电路。2．学会上述电路的测试和分析方法。二、实验仪器及设备1．实验箱TD-AS2．示波器3.信号发生器4.毫伏表5.万用表6．直流稳压电源三、实验内容与步骤1.积分电路R210KR510KUiUo-+A1C10.1u图10.1积分电路（1）连接电路，将频率为500Hz（T=2mS）、幅度为4V的方波接入输入端Ui。用示波器测量输出Uo波形的幅值并与理论值相比较。完成下表。表10.1Ui（t）Uo（t）波形幅值（V）测量估算421.6模拟电路实验教程内蒙古大学电子信息工程学院6估算参考公式：dttUCR1tUt0i120)()(由公式可得其幅值计算公式为：12i4T0i120CR4TUdtUCR1U//（2）将输入波形换成同频率幅值适当的正弦波，在输出不失真的情况下，观察其相位变化和幅值随频率的变化。完成下表。表10.2Uo相位变化Uo幅值变化超前90oUi频率增大Ui频率减小理论参考公式：i12oUCRjU此公式说明Uo的相位比Ui超前90o，且幅值随频率升高而下降。注：由于运放存在偏置电流、失调电压、失调电流及温漂等，所以实际积分电路输出波形可能存在失真，若失真情况很严重时（存在严重的削顶现象），可以在电容两端并接一个100K的电阻，利用它引入反馈来抑制上述各种原因引入的积分漂移现象。2．微分电路R1KR510KUiUo-+A1R210KC10.1u图10.2微分电路连接电路，将频率为500Hz（T=2mS）的正弦波接入Ui，在输出不失真的情况下，观察Uo相位变化和幅值随频率的变化。完成下表。模拟电路实验教程内蒙古大学电子信息工程学院7表10.3Uo相位变化Uo幅值变化滞后90oUi频率增大Ui频率减小理论参考公式：dttdUCRtUi12o)()(此公式说明Uo的相位比Ui滞后90o，且幅值随频率升高而升高。四、实验报告要求1．整理实验数据与波形图，总结积分电路、微分电路的特点。2．分析实验结果，并与理论计算值比较，分析误差原因。模拟电路实验教程内蒙古大学电子信息工程学院8实验十一文氏电桥振荡器一、实验目的1．了解并掌握RC桥式正弦波振荡器的构成和工作原理。2．观察RC参数对振荡频率的影响，学习振荡频率测定方法。3．测量RC串并联选频网络的频率特性。二、实验仪器及设备1．实验箱TD-AS2．示波器3.信号发生器4.毫伏表5.万用表6．直流稳压电源三、实验内容及步骤实验电路如图11.1所示。123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:5-Apr-2005SheetofFile:D:\PROGRAMFILES\DESIGNEXPLORER99SE\EXAMPLES\MyDesign1.ddbDrawnBy:Rf100KR10KR10KR10KC0.01uC0.01uVoV∑'2DW7Aadb图11.1RC桥式正弦波振荡器模拟电路实验教程内蒙古大学电子信息工程学院91.起振条件和振荡频率（1）相位平衡条件：放大电路的相移与反馈网络的相移之和为n2,即：n2FA分析电路可知：电路中放大电路为正向比例运算电路，反馈网络为RC串并联网络，故有：0A)(ffff31arctgooF其中：CR21fo若满足相位平衡关系则：n2F即：off。说明of为其振荡频率。（2）幅值平衡条件：放大倍数与反馈系数乘积的模为1，即：1FA分析电路可知：放大电路放大倍数和反馈系数为：11pRR1A2oooffff91UUF)(从相位平衡条件可知，off，故31F，所以3A。（3）起振条件：当满足相位平衡，并且1FA，便可以产生振荡。（4）振荡频率：由上推导可知：CR21fo2．振荡电路的测量(1)有稳幅环节的文氏电桥振荡器(a)按图连接电路，用示波器观察输出波形，逐渐增大Rf，使输出的正弦波最大且不失真，用万用表测量此时的Rf的阻值（测量时Rf应与电路断开）。(b)用示波器测量此时的振荡频率0f。将测量值与理论值进行比较，分析产生误差原因。模拟电路实验教程内蒙古大学电子信息工程学院10(c)用毫伏表测量OV和V之值。(2)无稳幅环节的文氏电桥振荡器(a)去掉稳幅的稳压管，用示波器观察输出波形，逐渐增大Rf，使输出的正弦波最大且不失真，用万用表测量此时的Rf的阻值（测量时Rf应与电路断开）。(b)用示波器测量此时的振荡频率0f。将测量值与理论值进行比较，分析产生误差原因。(c)用毫伏表测量OV和V之值。3．测量负反馈放大器的增益调节电位器fR，使振荡器临界起振，断开a点（注意保留选频网络对放大器的负载效应），将oiffmvV,50的正弦信号输入放大器，测量放大器的输出电压oV=，计算其放大倍数VA。*4．测量RC选频网络的幅频特性曲线将RC选频网络从a、b两点与放大器断开，从d、b间给RC选频网络输入正弦信号，从a、b间测量选频网络的输出电压，作出RC选频网络的幅频特性曲线。将实验数据填入下表中。项目of(Hz)（理论）OT（实测）of(Hz)（实测）oV（V）（实测）V（V）（实测）pR(KΩ)（实测）pR(KΩ)（理论）有稳幅无稳幅四、回答问题1．将VA的实测值与计算值进行比较，分析产生误差的原因。2．计算VVo之值，讨论测得的VF值与理论值的差异。模拟电路实验教程内蒙古大学电子信息工程学院113．画出RC选频网络的幅频特性曲线，找出of，与实测值进行比较，分析误差来源。4．能否用123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:6-Oct-2004SheetofFile:D:\PROGRAMFILES\DESIGNEXPLORER99SE\EXAMPLES\MyDesign.ddbDrawnBy:代替123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:6-Oct-2004SheetofFile:D:\PROGRAMFILES\DESIGNEXPLORER99SE\EXAMPLES\MyDesign.ddbDrawnBy:作稳幅环节？为什么?模拟电路实验教程内蒙古大学电子信息工程学院12实验十二OTL功率放大器一、实验目的1．了解OTL互补对称式功率放大器的工作原理。2．学会功率放大器的调试及主要性能指标的测量方法。二、实验仪器及设备1．实验箱TD-AS2．示波器3.信号发生器4.毫伏表5.万用表6．直流稳压电源三、实验内容及步骤1.连接电路本实验为乙类单电源互补对称电路，电路原理图如图12.1所示。此实验电路除信号源、电源和电流表外，其它元件已连接完成。C2100uRp100KRb147KRb227KRe47R20RL5.1KR20R11KC110uD1D2+T1T3+Vcc(+12)UinUoutT2AmA图12.1互补功率放大器2.静态工作点的调整将恒压源中的+12V电源接入到Vcc(+12)端，电流表暂时先不接入电路，将Uin接地。模拟电路实验教程内蒙古大学电子信息工程学院13调节电位器Rp，用万用表测量A点电位，使UA=1/2Vcc。3.功率放大倍数的测量（1）Pom的测量将频率f=1KHz、幅值较小的正弦波信号接到功放电路的Uin，在Uout接入负载。用示波器观察Uout的波形，逐渐增大Uin幅值使Uout达到最大且不失真，测量此时负载上的电压值Uom（最大不失真时的峰值），并且计算最大输出功率Pom：L2omomRU21P（2）Pv的测量直流电源供给功率为：dcccVIVP其中Vcc是此电路的供电电压，但由于该功放电路是采用一个电源的互补对称电路，每个管子的工作电压变成电源电压的一半Vcc/2。Idc为直流电源供给的平均电流。其测量方法为按图所示接入电流表，在最大不失真输出的情况下，读出电流表的电流值即为Idc。由此可得到本实验中直流电源供给功率：dcccVIV21P（3）η的测量η为功率放大电路的效率，其公式为：vomPP当Uom达到其理论最大值1/2Vcc时，电路的效率达到最大，为78.5%。但实际是不可能达到的。（4）电路中分别接入5.1KΩ和100Ω的负载，进行上述测量，并完成下表。表12.1RL（Ω）Pom（W）Pv（W）η5.1K1.6×10-348×10-33.5%10064×10-3102×10-363%四、回答问题给放大器输入正弦信号，若输出波形分别为下列几种情况，试说明其原因及解决办法。