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1次實驗實驗名稱：模擬運算放大電路（一）院（系）：電工電子實驗中心 專業：姓名：李哲文 學號：實驗室:103 實驗組別：同組人員：實驗時間：2010年3月23日評定成績：審閱教師：

實驗目的和要求：了解運放調零和相位補償的基本概念。熟練掌握反相比例、同相比例、加法、減法等電路的設計方法。熟練掌握運算放大電路的故障檢查和排除方法，以及增益、傳輸特性曲線的測量方法。實驗原理： 預習思考：1、設計一個反相比例放大器，要求：|AV|=10，Ri>10KΩ，將設計過程記錄在預習報告上；電路圖如P20頁5-1所示，電源電壓為±15V，R1=10kΩ，RF=100kΩ，RL＝100kΩ2、設計一個同相比例放大器，要求：|AV|=11，Ri>100KΩ，將設計過程記錄在預習報告上；電源電壓為±15V，R1=10kΩ，RF=100kΩ，RL＝100kΩ3、設計一個電路滿足運算關系VO=-2Vi1+3Vi2減法運算電路：，取實驗電路如實驗內容：1、反相輸入比例運算電路按圖連接電路，其中電源電壓為±15V，R1=10kΩ,RF=100kΩ,RL=100kΩ,RP=10kΩ//100kΩ輸入端接地，用萬用表測量并記錄輸出端電壓值，此時測出失調電壓0.016V分析：失調電壓是直流電壓，將會直接影響直流放大器的放大精度。直流信號測量：Vi/VVO/VAvf測量值理論值-214.25-7.125-10-0.54.98-9.96-100.5-5.02-10.04-102-12.87-6.435-10實驗結果分析：運算放大器的輸出電壓擺幅受器件特性的限制，當輸入直流信號較大時，經過運放放大后的輸出電壓如果超過VOM，則只能輸出VOM的值。根據數據手冊可知，VCC=±15V時，輸出電壓擺幅VOM≈±13V~±14V，因此在本電路中最大的輸出電壓也在±13V~±14V。實驗中測得數據和理論值基本相符。但上下Vom絕對值大小相差較大，可能是由于OP中上下三極管的飽和壓降不一樣所導致。Vi輸入0.2V、1kHz的正弦交流信號，在雙蹤示波器上觀察并記錄輸入輸出波形，在輸出不失真的情況下測量交流電壓增益，并和理論值相比較。分析如果不調零對此項試驗結果有沒有影響。注意此時不需要接電阻分壓電路。交流反相放大電路實驗測量數據輸入信號有效值（V）輸出信號有效值（V）信號頻率電壓增益0.2（有效值）2.061000-10.03實驗結果分析：實驗結果和理論值很符合，即不調零對此項結果影響比較小。實驗中測得的波形如上圖所示，其中，CH1為輸入信號，CH2為輸出信號。從圖中可看出輸入輸出信號的相位相差180°，這符合反相放大器的理論特性。設定輸入信號頻率為1kHz，增加輸入信號的幅度，測量最大不失真輸出電壓值。信號頻率（HZ）輸入信號輸出信號有效值（V）峰峰值（V）有效值（V）峰峰值（V）10000.92.68.8525.2（IV）用示波器x-y方式，測量電路的傳輸特性曲線，計算傳輸特性的斜率和轉折點值。轉折點值為（-1.443V，14.43V）、（1.243V，-12.43V）。Vip-p=2.6V，Vop-p=25.20V，斜率K=-25.2V/2.6V=-10X軸為輸入信號Y軸為輸出信號X—1V/格Y—5V/格當頻率較大時，傳輸特性曲線會分為兩條，這是由于電路的高頻效應造成的，因此，選用50-500HZ頻率即可。（V）電源電壓改為12V，重復（III）、（IⅤ），并將實驗結果進行分析比較。信號頻率（HZ）輸入信號輸出信號有效值（V）峰峰值（V）有效值（V）峰峰值（V）10000.6871.986.7719.2轉折點值為（-1.123V，11.23V）、（0.99V，-9.6V）。Vip-p=1.98V，Vop-p=19.2V，斜率K=-19.2V/1.98V=-10（傳輸特性曲線趨勢同上）實驗結果分析：電源電壓改變后最大不失真輸出電壓變小了，由于741的最大輸出擺幅范圍是和電源電壓有關的；傳輸特性的斜率沒有變化。2、24頁內容3-(2)，其中方波信號從示波器的校準信號獲取，模擬示波器Vi1為1KHz、1V的方波信號，數字示波器Vi1為1KHz、5V的方波信號，實驗中如波形不穩定，可微調Vi2的頻率。V0波形：X方向一格500us，Y方向一格5V。黑線為0電位處。與理論值相符。V-和V+波形：左為V-，右為V+。V+峰峰值0.2V實驗結果分析：輸出波形與理論值相符，為兩個波形按照-2Vi1+3Vi2的疊加。由實驗可知，V-與V+并不完全相同，即兩者不是嚴格意義上的虛短。V-的波形在方波邊沿處會有比較大的尖峰。這是由于運放的開環放大倍數并不是理論上的無窮大，加上運放輸入端存在寄生電容，而方波邊沿可以認為是由許多不同頻率的交流信號疊加而成，且頻率較高，造成輸入阻抗下降，導致這種情況的發生。實驗思考題：理想運放有哪些特點？答：（1）開環電壓放大倍數AO接近無窮大；（2）開環輸入電阻Ri接近無窮大；（3）開環輸出電阻Ro趨近于0；（4）共模抑制比KCMR接近無窮大（5）虛短、虛斷輸出電壓不受負載大小的影響；（6）通頻帶趨近無窮大；（7）失調及溫漂趨近于0；（8）轉換速率S趨近無窮大；單電源運放用來放大交流信號時，電路結構上應滿足哪些要求？若改用單一負電源供電，電路應做何改動？答：單電源運放用來放大交流信號時，應在運放的同相輸入端加直流偏置電路，在輸入、輸出端添加隔直電容，這時運放的輸入、輸出端直流電位相等。改為單一負電源供