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1、东南大学电工电子实验中心实 验 报 告课程名称： 第二次实验实验名称： 院 （系）： 专 业： 姓 名： 学 号： 实 验 室: 实验组别： 同组人员： 实验时间： 评定成绩： 审阅教师： 实验二 模拟运算放大电路（二）一、实验目的：1、 掌握运算放大器实现信号积分和电流电压转换功能电路的基本设计和调试方法；2、 掌握精密半波整流和精密全波整流电路的电路组成、电路原理、参数设计和调试方法；3、 了解运算放大器实际器件参数对积分电路、电流电压转化电路、精密整流电路性能的影响。二、实验原理三、预习思考题1、 根据 29 页实验内容 1 的指标要求设计电路并确定元件参数。答：a） 设计原理图b） 设
2、计过程故 Rf=1M，C=1nF。2、 在积分器实验中，若信号源提供不出平均值为零的方波，能否通过耦合电容隔直流？若能的话，电容量怎样取？答：可以，选取较大的电容，电容通交流阻直流，可阻碍其直流成分。3、 对于 29 页实验内容 2 试根据数据手册中的相关参数计算a) 当 R1=1 k，R L 分别为 1k 和 10k 时最大允许输出电流值为多少b) 当 R1=100，R L 分别为 100 和 1k 时最大允许输出电流值为多少c) 当 R1=1 k、R L 为 1 k，输入电压 Vi 为 0.5V、1V 和 3V 时，计算负载电阻 RL 的取值范围。答：Imax=1+a)当 R1=1 k，R
3、L 分别为 1k 和 10k 时最大允许输出电流值RL=1k Imax7 mA RL=10kImax1.27 mA b)当 R1=100，RL 分别为 100 和 1k 时最大允许输出电流值RL=100 Imax70 mARL=1k Imax12.7mAc)当 R1=1 k、RL 为 1 k，输入电压 Vi 为 0.5V、1V 和 3V 时，负载电阻 RL 的取值范围Vi=0.5 VRl 27 K Vi=1V Rl 13 KVi=3V Rl 3.7 K4、 设运算放大器为双电源供电，最大输出电压为VOM，试根据精密全波整流电路的原理，推导图 10-2 的传输特性曲线，写出推导过程并画出传输特性
4、曲线。答：当输入 Vi0 时，二极管 D1 导通，D2 截止，故 V0l=Vn=Vi，运放 A2 为差分输入放大器，由叠加原理知 V0=-2R/2R*Vi=-vi+2*vi=vi。 当输入 Vi0) ( fc 时，电路起积分器作用。为使由输入偏置电流引起的输出失调减至最小，应取 Rp=R1/Rf。a)元件参数计算：Rf=1M，C=1nF,fc=1/2RfC=160HZR1=10KRp=R1/Rf=10Kb)设计验证一 输入为 Vipp=1V、f=10kHz 的方波（占空比为 50%） ，用示波器观察输入输出波形，记录如下：输入信号 输出信号峰峰值 频率 峰峰值 频率1V 10KHZ 2.52V
5、 10KHZ 双踪显示输入输出波形 实验结果分析：输出三角波的理论是=V ipp T/4RC=2.5V,实验测得为 2.52V,误差在于 Rf 的分流，实验成功的关键在于 Rf 足够大，减少误差。c)设计验证二 输入为 Vipp=1V、f=1kHz 的方波（占空比为 50%） ，用示波器观察输入输出波形，记录如下：输入信号 输出信号峰峰值 频率 峰峰值 频率1V 1kHz 23.2V 1kHz 双踪显示输入输出波形 实验结果分析：输出三角波的理论是=V ipp T/4RC=25V,实验测得为 23.2V,误差在于 Rf 的分流，实验成功的关键在于 Rf 足够大，减少误差。由（一） ， （二）可
6、知，在频率可接受的范围内，频率越大，输出的三角波越清晰，越能体现积分特性。d) 设计验证三 输入为 Vipp=1V、f=100Hz 的方波（占空比为 50%） ，用示波器观察输入输出波形，记录如下：输入信号 输出信号峰峰值 频率 峰峰值 频率1v 100HZ 28V 100HZ 双踪显示输入输出波形 实验结果分析：当输入频率逐渐降低时，图像会失真，不再是三角波，会趋向于方波，电路不再具有积分功能，而近似为一个反向比例放大器。2、 29 页内容 2 全部实验。（1 ）用 A741 组成一个同相型电压/电流转换电路，完成表中所列数据的测量+ V c c- V c cAm ARLR11 K 5 1
7、0 1 K 1 K + V c cILV i电压/ 电流转换电路其中 Vcc=15V，表中要求测量 IL 的值，考虑接电流表的不便，改为测 R1 的电压，用 R1 上测得的电压值除以 R1 就是 IL 的值Vi RLIL（测量值）mAIL（计算值）mA1K 0.5210 K 0.5220 K 0.520.5327 K 0.520.533 K 0.42470 11K 13 K 14.7 K 110 K 11.0312 K 11470 31 K 33 K 33.004 K 2.53实验结果分析：当 Rl 的阻值在一定范围内时，IL 的大小保持在恒定的值，当 Rl 增大、Ui 不变时，测量的IL 变
8、小；而当 Ui 增大，RL 不变时，测量的 IL 变小。（2 ）用示波器 X-Y 方式，测量电路的传输特性曲线，计算传输特性曲线的斜率和转折点值。注意：此时 Vcc=12V此时 Vi 从接入直流电压改为用函数发生器输入正弦交流信号，f=500Hz ，电压值以看到转折点为界，此处选取 Vipp15V。传输特性图：由图可算出，传输特性曲线的斜率= 1 。3、 精密半波整流电路：(I) 依照图 10-1 所示连接电路，元件参数：R 1=R2=10K，电源电压10V ，二极管为1N4148。图 13 精密半波整流电路(II) Vi 输入一个频率为 100Hz 的正弦交流信号，有效值分别为 5V、1V
9、、10mv，用示波器观察输入输出信号波形，用毫伏表测量 Vo 值，对列表记录测量，并对结果进行分析比较。精密半波整流实验数据列表输入信号 输出信号有效值 最大值 最小值 频率 最小值 最大值5V 7.5V -7.5V 100HZ 0 4.5V1V 1.5V -1.5V 100HZ 0 1.4V10mV 无法显示 无法显示 100HZ 无法显示 无法显示精密半波整流输入、输出波形图有效值为 5V精密半波整流输入、输出波形图有效值为 1V精密半波整流输入、输出波形图有效值为 10mV(III) 用示波器的 X-Y 显示方式测试该电路的电压传输特性，调节 Vi 幅度，找出输出的最大值 Vomax=
10、4V 。精密半波整流电路电压传输特性曲线4、 精密全波整流电路(I) 图 102 的精密全波整流电路和传输特性曲线修正为下图。图中 R=10K，电源电压10V，二极管为 1N41481 0 k1 0 k 1 0 k 2 0 k1 k+ V C C- V E E+ V C C- V E EViVO+精密全波整流实验数据列表输入信号 输出信号有效值 最大值 最小值 频率 最小值 最大值5V 7.5V -7.2V 100HZ 7.6V -7V1V 1.52V -1.48 100HZ 1.5V -0.02V10mV 4mv -6.40mv 100HZ 4.0mv 无法显示精密全波整流输入、输出波形图有
11、效值为 5V精密全波整流输入、输出波形图有效值为 1V精密全波整流输入、输出波形图有效值为 10mV精密全波整流电路电压传输特性曲线最大 Vomax = 9 v -Vomax = 7 v Vomax/2 = 4 v5、 实验结果分析：精密全波整流电路的电压传输特性曲线是不对称的，实验中二极管会分压，因此对输入的电压有一定的输入要求，产生的图象也会有一定的误差。当输入信号有效值为 5V 时，由于超出运放的线性工作范围，故出现毛刺。而输入 10mV,电压过小，不能使二极管导通。在输入电压保持在一定范围内，该电路能够做到全波整流，电压高会失真，电压过低图像会不稳定，总的来说能够达到目标。五：实验思考
12、题1、 在图 6-1 所示基本积分电路中，为了减小积分误差，对运放的开环增益、输入电阻、输入偏置电流及输入失调电流有什么要求？答：应选用开环增益大，输入电阻大，输入偏置电流小（信号源内阻变化小） ，输入失调电流小（反映输入级差差分对管的不对称程度）的运放。2、 根据什么来判断图 6-1 电路属于积分电路还是反相比例运算电路？答：根据输入信号频率 f 与固有频率 fc 的比较。fc=1/2 f 。当 f fc 时，电路起积分器作用3、 在图 6-9 所示电压/电流转换电路中，设 Vom=6V，且 Vi=1V，R 1=1k，试求满足线性转换所允许的 RLmax 小于等于多少？答： ，解得 Rlmax 5k11 4、 若将图 10-1 电路中的两个二极管均反接，试问：电路的工作波形及电压传输特性将会如何变化?答：将输入的正半周的波形反相同比例输出，负半轴输出为零，电压传输特性则曲线与原来的相对 y 轴对称。5、 精密整流电路中的运放工作在线性区还是非线性，为什么？答： 线性区，因为用到了虚短和虚断的概念，而虚短和虚断要求运放工作在线性区。
