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1、实验报告实 验 名 称:实验八 集成运算放大器的运用运算器系别: 班号: 实验组别: 实 验 者 姓 名: 学 号: 实 验 日 期:实验报告完成日期: 指导教师意见:目录二、实验原理3三、实验仪器6四、实验内容及数据61. 反相放大器62. 同相放大器83. 加法器104. 减法器115. 积分器13五、 实验总结14一、实验目的1. 熟悉集成运算放大器的性能和使用方法2. 掌握集成运放构成基本的模拟信号运算电路二、实验原理集成运算放大器是一种高增益、高输入阻抗、低输出阻抗的直流放大器。若外加反馈网络,便可实现各种不同的电路功能。例如,施加线性负反馈网络,可以实现放大功能,以及加、减、微分、
2、积分等模拟运算功能;施加非线性负反馈网络,可以实现乘、除、对数等模拟运算功能以及其他非线性变换功能。本实验采用TL082型集成运算放大器,其管脚如图1所示。注意:在使用过程中,正、负电源不能接反,输出端不能碰电源,接错将会烧坏集成运算放大器。1、反相放大器:在理想的条件下,反相放大器的闭环电压增益为:由上式可知:闭环电压增益的大小完全取决于电阻的比值RF/R1。电阻值的误差,将是测量误差的主要来源。当取RF = R1,则放大器的输出电压等于输入电压的负值,即:。此时反相放大器起反向跟随器的作用。2、同相放大器:在理想条件下,铜线放大器的闭环电压增益为: 3、电压跟随器:电路如图4所示,它是在同
3、相放大器的基础上,当R1时,Avf1,同相放大器就转变为电压跟随器。它是百分之百电压串联负反馈电路,具有输入阻抗高、输入阻抗低、电压增益接近1的特点。图4中,由于反相端与输出端直接相连,当输入电压超过共模输入电压允许值时,则会发生严重的堵塞现象,为了避免发生这种现象,通常采用图5所示的电压跟随器改进电路。并令R2=R1|Rf=9.1K。 3、反相加法器:在理想条件下,输出电压为:,当R1=R2时,上式简化为:。4、减法器:在理想条件下,若R1=R2,RF=R3时,输出电压为:若RF=R1,,则VO=VI2-VI1,故此电路又称模拟减法器。5、积分器:输入(待积分)信号加到反相输入端,在理想情况
4、下,如果电容两端的初始电压为零,则输出电压为:当Vi(t)是幅值为Ei的阶跃电压时,此时,输出电压VO(t)随时间线性下降。当Vi(t)时峰值振幅为ViP的矩形波时,VO(t)的波形为三角波。如图8(b)所示,根据上式,输出电压的峰峰值为:在实际实验电路中,通常在积分电容C的两端并接反馈电阻RF,其作用是引入直流负反馈,目的是减小运放输出直流漂移。但是RF的存在对积分器的线性关系有影响,因此,RF不宜取太小,一般取100K为宜。三、实验仪器1. 示波器一台2. 函数发生器一台3. 数字万用表一台4. 电子学实验箱一台5. 交流毫伏表一台四、实验内容及数据1. 反相放大器:(1)按图2搭接电路,
5、先测量RF=101.60K,R1=9.87K,计算得AVF= -10.29(2)输入直流信号电压VI1(实验箱),用数字电压表DCV档分别测量VI和VO记入表1,并计算电压放大倍数AVF(3)将输入信号改为频率1kHz的正弦波,当Vip-p=1.5V时,用双踪示波器同时定量观察VI和VO,在同一时间坐标上画出输入输出波形。在测量过程中,输出端不应有削波失真或自激干扰现象,并计算AVF表一 反相放大器测量表直流(V)交流(V)波形ViVoAvVip-pVop-pAV反相放大器0.783-8.098-10.341.5716.510.5反相,图9、图10放大倍数测量值与理论值之间的相对误差:图9 实
6、验中观察到的波形2. 同相放大器:(1)按图3搭接电路,测量RF=101.60K,R1=9.87K,计算AVF=11.29(2)输入直流信号电压VI1(实验箱),用数字电压表DCV档分别测量VI和VO记入表中,并计算电压放大倍数AVF(3)将输入信号改为频率1kHz的正弦波,当Vip-p=1.5V时,用双踪示波器同时定量观察VI和VO,在同一时间坐标上划出输入输出波形。输出端不应有削波失真或自激干扰现象,并计算AVF 直流(V)交流(V)波形ViVoAvVip-pVop-pAV同相放大器0.7838.88511.341.5418.111.75同相,图11、图12表二 同相放大器测量表放大倍数测
7、量值与理论值之间的相对误差:图11 实验中观察到的波形3. 加法器:(1)根据图6电路,求出R3=4.76K。并测量得R1=9.747 K,R2=9.921 K,R3=4.602 K。(2)搭接电路;VI1输入直流电压0.2V、VI2输出交流电压Vi2p-p=400mV(f=1kHz)(3)用数字表DCV、ACV分别测量VO,并用双踪示波器观察并定量画出波形V。表三 反相加法器测量表Vi1Vi2p-pVo波形DCVACV反相加法器0.20.4-2.004V1.469V反相,图13、14图13 反相加法器实验波形4. 减法器:(1)根据上面的图,R1=9.952K,R2=9.953K,R3=10
8、2.23K(2)按图搭接电路;VI1输入直流电压0.2V、VI2输出交流电压VI2P-P=400mV(f=1kHz)(3)用数字表DCV、ACV分别测量VO,并用双踪示波器观察并定量画出波形V。表四 减法器测量表Vi1Vi2p-pVo波形DCVACV减法器0.20.4-1.981V1.498V同相,图15、16图15 减法器实验波形5. 积分器:(1)按图8搭接实验电路;(2)从信号发生器输出方波信号作Vi,频率f=1kHz,用双线示波器同时观察Vi和VO的波形。要求Vip-p=1V,占空比1/2。在同一时间坐标上画出输入、输出波形,并定量记下Vi、VO和周期T,并与理论计算Vop-p进行比较。图15 实验波形图Vip-p =1.030V,VOp-p = 2.61V,T=999.0s五、 实验总结1、 在测量过程中要注意观察输出端波形,不应有削波失真或自己干扰现象。2、 计算时注意测量所得的值为峰峰值还是有效值。3、 接运算放大器时要注意不要使其管脚短路。4、 本实验中的误差来源:运算放大器不是理想运放,实验中所用到的万用表、示波器的系统误差,桌面的振动等因素对示波器的干扰等。