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1、减法运算电路设计、实验目的in1、了解运算放大器在信号放大和模拟运算方面的应用。2、掌握运算放大器的正确使用方法。3、掌握基本放大电路的设计方法。4、了解如何设计用两个集成运算放大器来设计加法器。二、实验仪器示波器、信号源、+12V和-12V的直流稳压电源、万用表。三、实验器件HA17741运放、电阻、导线。四、实验原理集成运算放大器是高增益的直流放大器，在它的输入端和输出端之间加上不 同的反馈网络，就可以实现各种不同的电路功能。可实现放大功能及加、减、微 分、积分、对数、乘、除等模拟运算功能及其他非线性功能；将正、负两种反馈 网络相结合，还可以产生各种模拟信号的功能。本实验着重以输入和输出之
2、间施加线性负反馈网络后所具有的运算功能进行 研究。理想运放在线性运用时具有以下重要性：1. 理想运放的同相和反相输入端电流近似为零，即I+=I-=0。2.理想运放在线性放大时，两输入端电压近似相等，即U+=U-在电路中我采用了如下图所示，两个运放电路，第一个是反向比例运放，第 二个是加法电路，通过反向比例运放电压从U+变为U-，在通过加法电路进行叠 加就构成了减法电路了。减法电路的电压运算的推导：根据理想运放的同相和反相输入端电流近似为零，即I+=I-=0和理想运放在 线性放大时，两输入端电压近似相等，即U+=U-可得U+=U-I+=I-=0U1U-/R= UUgRf第一个运放 Uo1=-(R
3、f/R1*Ui1+Rf/R2*Ui2)，第二个运放 Uo=-(Rf/R1*Ui1+Rf/R2(-Ui2)=Rf/R2*Ui2-Rf/R1*Ui1其中 R1=R2=Rf=30K五、实验电路图V430g2 Vrms 60 Hz3 Vrms 60 Hz六、实验内容及步骤用运算放大器HA17741完成本次实验的设计题目减法器。HA17741的 工作电压为+12V、-12V。设计的加法器电路如图所示，其中取电阻R=20K R1=R2=Rf=30K R=10K可得T-%分别输入交流和交流信号、交流和直流信号、直流和直流信号，验证输出和 输入是否满足关系U0=Ui2-Ui1，还有就是每种输入信号时输入较大的
4、信号观察 波形是否失真，失真时是否满足关系式U0=Ui2-Ui1。应当注意的是：输入两个交流信号频率相同（使用滑动变阻器分压原理可以 得到两个同频率信号）。步骤：1.设计好本次试验所需的电路图；2. 检查电路是否连通，并在Multism软件上仿真出来观察其波形变化；3. 在试验箱上验证仿真的正确性，并记录下原始数据；4. 在未失真时测量三种信号的输入和输出，并记录数据（要求每种信 号各测量10组数据）。七、实验数据记录及处理交流-交流交流Ui20.5v0.43v0.35v265mv0.34v225mv205mv250mv295mv0.34v交流Ui10.42v0.37v0.3v228mv0.3
5、v192mv174mv215mv250mv290mv交流Uo(v)76mv67mv54mv40mv52mv34mv31mv38mv45mv52mv理 论 值Uo(v)80mv60mv50mv37mv40mv33mv31mv35mv45mv50mv绝对误差IUo-Uol4mv7mv4mv3mv12mv1mv0mv0mv0mv2mv相对误差IUo-UoI/Uo0.050.1170.080.0810.30.3030000.04交流-直流交流Ui2(v)3.04.04.55.06.5直流Ui1v)2.02.032.02.0交直流Uo1.012.031.5083.064.66理论值Uo1.02.01.5
6、3.04.5绝对误差lUo-UoI0.010.030.080.060.16相对误差IUo-UoI/Uo0.010.0150.0530.020.036直流-直流直流Ui2(v)2.03.04.0024.0024.04.9985.05.02.9982.998直流Ui1(v)0.9981.01.0032.03.03.03.9985.05.04.001直流Uo(v)1.0072.0013.02.0081.0112.0071.0170.023-1.9780.985理 论 值Uo(v)1.0022.02.9992.0021.01.9981.0020-2.002-1.003绝对误差IUo-Uol0.0050
7、.0010.0010.0060.0110.0090.0150.0230.0240.018相对误差IUo-UoI/Uo0.0050.00050.00030.00290.0110.00450.014900.01190.0179八、实验误差分析在对运算电路进行分析时，均认为集成运放为理想运放。然而在实际上，利 用运放构成运算电路时，由于开环差模增益Aod、差模输入电阻rid和共模抑制 比KCMR的存在，以及输入失调电压 UIO、失调电流IIO以及它们的温漂 d(UIO)/d(T)、d(IIO)/d(T)均不为零，必然造成误差。对于反向比例运算电路，开 环差模增益Aod和差模输入电阻rid愈大，相对误
8、差的数值愈小；对于同相比例 运算电路，开环差模增益Aod和共模抑制比KCMR愈大，相对误差的数值愈小； 在集成运放同相输入端和反向输出端外接电阻相同情况下，失调温漂愈小，输出 电压愈大(不失真情况)，相对误差的数值愈小。当然在测量数据时，由于元件 和仪器本身也存在一定的误差，读数还存在偶然误差；导致最终结果存在一定的 不可避免的误差。九、实验总结在做这个实验之前，我首先遇到的问题是如何来设计电路图，在模电课上老 师给我们讲了可以用两个集成运放来设计加法、减法、比例等运算电路，但是真 正当你自己来设计的时候往往不知道如何下手，于是我仔细的研读了课文中关于 加法和减法器的原理和特性，并在同学的帮助之下设计出来了电路图。然后就是 在电脑上面进行仿真，仿真的时候突然发现出来的图形跟自己想象的和书上的不 一样，然后我就逐步减小输入的信号，调节输出波形的档位，渐渐地波形开始变 化，数值也满足了关系式。总之做完这个实验体会挺多的，要做好一件事也不是 一件容易的事，需要你花时间、需要你肯投入、需要你反复地去尝试。曲零洞_Lwe -h-MCJ 30W地E曲岌Ml3否一ML4 浏SMXSCLs.s
