東南大學電工電子實驗中心實驗報告課程名稱：電子線路實踐第2次實驗實驗名稱：模擬運算放大電路（二）院（系）：電工電子實驗中心 專業(yè)：姓名：李哲文 學號：實驗室:103 實驗組別：同組人員：實驗時間：2008年3月25日評定成績：審閱教師：

實驗目的和要求：1、掌握運算放大器實現信號積分和電流電壓轉換功能電路的基本設計和調試方法；2、掌握精密半波整流和精密全波整流電路的電路組成、電路原理、參數設計和調試方法；3、了解運算放大器實際器件參數對積分電路、電流電壓轉化電路、精密整流電路性能的影響。實驗預習思考題：根據29頁實驗內容1的指標要求設計電路并確定元件參數。答：輸出電壓，越大，輸出三角波的線性越好，但穩(wěn)定性差，取，，RP=10//33KΩ＝7.67KΩ,C＝0.01uf,,。此時，當時為積分器，時為反相比例放大器。2.在積分器實驗中，若信號源提供不出平均值為零的方波，能否通過耦合電容隔直流？若能的話，電容量怎樣??？答：可以，電容應該取得盡量大一些，使1/2πRiC<<方波信號頻率。3.對于29頁實驗內容2試根據數據手冊中的相關參數計算當R1=1kΩ，RL分別為1kΩ和10kΩ時最大允許輸出電流值為多少當R1=100Ω，RL分別為100Ω和1kΩ時最大允許輸出電流值為多少當R1=1kΩ、RL為1kΩ，輸入電壓Vi為0.5V、1V和3V時，計算負載電阻RL的取值范圍。答：根據電路計算可得根據運放使用要求：推導可得（I） （II） ，但是uA741最大輸出電流僅為25mA，IL不可能超出25mA，因此最大為25mA。（III）根據運放使用要求：推導可得計算可得： 時 時 時 4.設運算放大器為雙電源供電，最大輸出電壓為±VOM，試根據精密全波整流電路的原理，推導圖10-2的傳輸特性曲線，寫出推導過程并畫出傳輸特性曲線。答：工作原理

輸入>0時，導通，截止，運算放大器U2構成差分放大器

當時，，計算可得：當時，考慮運放的最大擺幅限制，計算可得：即

輸入<0時，截止，導通，運算放大器U2構成差分放大器當時，，計算可得：

當時，考慮運放的最大擺幅限制，計算可得：當時，考慮運放的最大擺幅限制，計算可得：即根據上述分析，繪出傳輸特性曲線如圖：實驗內容：1.積分電路試用μA741設計一個滿足下列要求的基本積分電路：輸入為Vipp=1V、f=10kHz的方波（占空比為50%）。設計R、C值，測量積分輸出電壓波形；改變f值觀察Vo波形變化，并找出當f接近什么值的時候，電路近似一個反相比例運算電路。積分電路圖設計基礎：輸出電壓當f<<fc時，電路近似為一反相比例運算電路，其電壓增益為-Rf/R當f>>fc時，電路起積分器作用。為使由輸入偏置電流引起的輸出失調減至最小，應取Rp=R1//Rf。元件參數計算：當f>>fc時，電路起積分器作用，工程估算中取f>10fc，f=10kHz，則fc<1kHz，RC取值時，R1值取大有利于提高輸入電阻，但R1值加大必使C值減小，會加劇積分漂移。R1值取的太小，C值必須加大，會有漏電和體積方面的問題，因此在工程中一般取C≤1μF，在本設計中C取0.01μF將fc<1kHz，C=0.01μF代入中計算可得R1>15.92kΩ，取R1＝20kΩ。設計中各元件參數：C=0.01μF，R1＝20kΩ，Rf=100kΩ，Rp=R1//Rf，根據元件參數計算可得fc＝796Hz。設計驗證：輸入為Vipp=1V、f=10kHz的方波（占空比為50%），用示波器觀察輸入輸出波形，記錄如下：輸入信號輸出信號峰峰值頻率峰峰值頻率1V10kHz152mV10kHz實驗結果分析：根據積分電路電壓計算公式：輸入為Vipp=1V、f=1kHz的方波（占空比為50%），用示波器觀察輸入輸出波形，記錄如下：輸入信號輸出信號峰峰值頻率峰峰值頻率1V10kHz1.26V10kHz實驗結果分析：由于輸入信號頻率接近fc，此輸出波形和電容充放電特性相符合。輸入為Vipp=1V、f=100Hz的方波（占空比為50%），用示波器觀察輸入輸出波形，記錄如下：輸入信號輸出信號峰峰值頻率峰峰值頻率0.968V10kHz4.52V10kHz實驗結果分析：由于輸入信號頻率接近fc，此時電路近似反相比例放大器。但是輸出波形與輸入波形之間還是有比較大的差別。這是由于即使頻率很低，電容兩端的阻抗很大，但電容的充放電是不可避免的，因此會導致這種情況。2.電壓電流轉換電路（1）用μA741組成一個同相型電壓/電流轉換電路，完成表中所列數據的測量電壓/電流轉換電路其中Vcc=±15V，表中要求測量IL的值，考慮接電流表的不便，改為測R1的電壓，用R1上測得的電壓值除以R1就是IL的值ViRLIL（測量值）mAIL（計算值）mA0.531KΩ0.560.5310KΩ0.5520KΩ0.5327KΩ0.4033KΩ0.331.03470Ω1.051.031KΩ1.053KΩ1.054.7KΩ1.0510KΩ1.0512KΩ0.853.00470Ω3.023.001KΩ3.023KΩ2.754KΩ2.20實驗結果分析：根據預習思考題7中的第三個小問題可知，時時時，表中實測數據與理論值相符。3.精密半波整流電路實驗電路如上圖所示，＝＝10kΩ，、為模擬實驗箱上的1N4148，取正負10V，輸入正弦信號f＝100Hz，?。?V、1V、10mV（用交流電壓表測量有效值），用示波器雙蹤顯示，觀察輸入輸出波形及電壓傳輸特性，繪制波形并表明參數，調節(jié)幅度上升，找出電壓的最大值。數據列表：輸入信號輸出信號有效值V最大值V最小值V頻率HZ最小值V最大值V57-7.210007.811.44-1.4410001.5210m80m-80m100080m有效值5V有效值1V有效值10mV傳輸特性曲線從圖中可以讀出輸出電壓最大值＝9V。精密全波整流電路實驗電路如上圖2所示，R==10kΩ。輸入正弦信號f＝100Hz，?。?V、1V、10mV（用交流電壓表測量有效值），用示波器雙蹤顯示，觀察輸入輸出波形及電壓傳輸特性，調節(jié)幅度上升，找出電壓的最大值。輸入信號輸出信號有效值V最大值V最小值V頻率HZ最小值V最大值V57.2-7.2100-6.67.211.6-1.610001.610m200m-200m1000200m有效值5V有效值1V有效值10mV傳輸特性曲線由圖可知，輸出電壓最大值＝9V，最小-=-9V，=4V。實驗思考題：在圖6-1所示基本積分電路中，為了減小積分誤差，對運放的開環(huán)增益、輸入電阻、輸入偏置電流及輸入失調電流有什么要求？答：應選用開環(huán)增益大、輸入電阻大、輸入偏置電流小（這樣信號源內阻變化?。┘拜斎胧д{電流小的運放（反映輸入級差差分對管的不對稱程度）。根據什么來判斷圖6-1電路屬于積分電路還是反相比例運算電路？答：根據輸入信號頻率f與固有頻率fc的比較。fc=1/2πRfCf≥10fc時為積分電路；f≤0.1fc時為反相比例運算電路。在圖6-9所示電壓/電流轉換電路中，設Vom=6V，且Vi=1V，R1=1kΩ，試求滿足線性轉換所允許的RLmax小于等于多少？答：設Vom≈Vcc=6V，且Vi=1V，R1=1KΩ，則IL（RL+R1）≤Vom，將數據代入公式得RLmax≤5kΩ。4、若將圖1