实验四-比例求和运算电路实验报告

、实验目的

1 •掌握用集成运算放大器组成比例、求和电路的特点及性能。 2 •学会上述电路的测试和分析方法。

、实验仪器

1. 数字万用表 2•信号发生器 3.双踪示波器

其中，模拟电子线路实验箱用到直流稳压电源模块， 求和运算电路”模板。

元器件模组以及“比例

三、实验原理

（一）、比例运算电路

1.工作原理

a.反相比例运算，最小输入信号Uimin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Ui经电阻Ri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UO经RF接回到反相输入端。通常有：

R2=RI//RF

由于虚断，有1+=0，则u + =-I +R2=0。又因虚短，可得：u-=u +=0

A

uf

由此可求得反相比例运算电路的电压放大倍数为:

UUo i

RF

RI Ri

Rif

i

i

由于I-=0，则有ii=if，可得：

ui u Ri

u uo R F

反相比例运算电路的输出电阻为：Rof=0

输入电阻为：Rf=Ri

R

b •同相比例运算

输入电压Ui接至同相输入端,

输出电压UO通过电阻RF仍接到反相输入端。

R2的阻值应为 R2=RI//RF。

根据虚短和虚断的特点，可知

1Ri -=1 + =0,则

有

Ri RF

u

°

且 u-=u +=u i,

可得:

Ri RUo

Ui

i

Rf

A uo Rf

ufui Ri

同相比例运算电路输入电阻为:

Rif

u

ii

输出电阻：Rof=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，贝U输入、输出端要加隔直电容，而调零电 路可省略。

（二）求和运算电路

i .反相求和

Rf

ui

ui2 u。 u

i

o

u

ii

R2 Ui2)

R

R2

Rf

根据“虚短”、“虚断”的概念

当 R1 =R 2=R，贝U uo —(uii ui2)

R

四、实验内容及步骤

（

1、.电压跟随电路

实验电路如图1所示。按表1内容进行实验测量并记录

理论计算:

得到电压放大倍数:

即：ui=U+=U-=U

表1:电压跟随器

直流输入电压Vi (v) -2 -0.5 0 0.5 1 输出电压 Rl= s Vo(v) Rl=5.1k 从实验结果看出基本满足输入等于输出

2、反相比例电路

理论值：(Ui-U-)/10K=

( U--UO)/100K 且 U+=U-=0 故 UO=-10Ui 。

实验电路如图2所示：

图2 :反向比例放大电路

(1)、按表2内容进行实验测量并记录

直流输入电压输入Vi (mv ) 30 100 300 1000 3000

输出电压 理论值 Vo（v） 实测值 误差 表

2:反相比例放大电路（1）

（2）、按表3进行实验测量并记录 表三：反相比例放大电路（2）

测试条件 被测量 理论估算值 实测值 RL开路，直流输入信号Vi由0变为800mV △V。 △VAB △V R2 △VR1 Vi=800mV ，RL由开路变为5.1K △V 0L 其中RL接于V0与地之间。表中各项测量值均为 Ui=O及Ui=800mV 时所得 该项量值之差。 测量结果：从实验数据1得出输出与输入相差-10倍关系，基本符合理论，实验 数据（2）主要验证输入端的虚断与虚短。

3、同相比例放大电路

理论值：Ui/10K= 实验原理图如下:

（ Ui-UO）/100K 故 UO=11Ui 。

图3 :同相比例放大电路

（1）、按表4和表5内容进行实验测量并记录

直流输入电压Ui 3000 30 100 300 1000 （mV） 理论估算 （mV） 输出电压 Uo （ mV） 实测值 误差 表

4:同相比例放大电路（1）

表5 :同相比例放大电路（2）

测试条件 被测量 理论估算值 实测值 RL无穷，直流输入信号Vi由0变为800mV △V。 △VAB △V R2 △VR1 Vi=800mV ，RL由开路变为5.1K △V 0L 以上验证电路的输入端特性，即虚断与虚短

4、反相求和放大电路

理论计算：U0二RF/R* ( Ui1+Ui2) 实验原理图如下：

EF

实验结果如下: 直流输入电压Vi1 (V) 直流输入电压Vi2 (V) 0.3v 0.2v -0.3 0.2 理论值(V) 输出电压V0 (V) 5、双端输入求和放大电路

理论值：U0= ( 1+RF/R1)*R3/ ( R2+R3)*U2-RF/R1*U1 实验原理图如下：

实验结果:

直流输入电压Vi1 (V) 直流输入电压Vi2 (V) 1v 0.5v 2v 1.8v 0.2v -0.2v 理论值(V) 输出电压V0 (V) 五、实验小结及感想

1 •总结本实验中5种运算电路的特点及性能。

电压跟随电路：所测得的输出电压基本上与输入电压相等，实验数据准确， 误差很小。 反向比例放大器，所测数据与理论估算的误差较小，但当电压加到 理论值与实际值不符，原因是运算放大器本身的构造。

同相比例放大运算器，所测数据与理论估算的误差较小，但当电压加到 时，理论值与实际值不符，原因是运算放大器本身的构造。

3V时，

3V

2 •分析理论计算与实验结果误差的原因。

在实验误差允许范围内，试验所测得的数据与理论估算的数据基本一致，仍 存在一定的误差。

误差分析：

1、 可能是电压调节的过程中存在着一些人为的误差因素。 2、 可能是所给的电压表本身带有一定的误差。 3、 实验中的导线存在一定的电阻。

4、 当电压加大到某一个值时，任凭输入电压怎么增大，输出电压不会再 改变了，这就是运

算放大器本身的构造问题了。

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