算术运算电路

1、一、 集成运算放大器的主要参数运算放大器应用广泛，性能优劣取决于参数 实验目的旨在了解集成运放主要参数及意义，掌握其简易测试方法，为设计、制造、运用集成运放奠定基础 本实验以F007集成运放为对象，测试主要参数。F007外引线排列图，使用电源电压V =15V， V-=-15V输入失调电压VOS 当输入信号为零时，由于运放内差分放大器的不对称性，导致输出信号不为零，这种现象称为运算放大器失调。为使输出电压为零，而在输入端加入一补偿电压，该补偿电压即叫做输入失调电压VOS ，下图为测试电路图。调整电位器RM，使输出电压为零，此时输入端电压表指示设为Vi，那么失调电压可用下式表示：输入失调电压VOS

2、 测试图 输入失调电压VOS表达式输入失调电流IOS 运放失调情况下，为使其输出为零而在输入端所加的补偿电流，称为输入失调电流。输入失调电流实际上是输入信号为零时，运放两个输入端的基极偏置电流之差测试，测试电路和计算公式如下： IOS=I-BI+B开环差模放大倍数AV 开环差模放大倍数是指放大器在没有外部反馈时的差模直流电压放大倍数，即放大器开环时的输出电压VO与差模输入电压Vi之比。常采用交直流闭环法。测试电路可采用下图电路。图中放大器通过Rf、R1、R2完成直流闭环，通过Rf、C、R完成交流闭环。 开环差模放大倍数AV测试电路图共模抑制比CMRR 运算放大器差模电压放大倍数Ad与共模电压放

3、大倍数AC之比称为共模抑制比CMRR，CMRR反映了放大器对共模信号的抑制能力， 测试电路如下。共模抑制比CMRR测试电路图最大共模输入电压 最大共模输入电压ViCM是指运放输出不失真时的最大共模输入电压峰值。 下图是ViCM测试电路。 最大共模输入电压测试电路图转换速率SR 当给运放输入一个大的阶跃电压时，放大器输出电压的最大变化速率称为转换速率，由于转换速率与闭环电压放大倍数有关，因而一般都规定在增益为1或反相组态下进行测试，下图为测试电路。被测放大器接成电压跟随器，输入信号是前后沿陡直的大幅度方波，在示波器上观察到的输出电压的波形如下图所示。由输出波形的前后沿过渡区求得SR转换速率SR测

4、试电路图二、 常用比例运算电路1.电压跟随器实验电路如图6-1所示：理论值：Ui=U+=U-=UO图6-1 电压跟随器按表6-1内容实验并记录。Vi（V）-2-0.50+0.51VO（V）RL=-2.18-0.671-0.17+0.330.83RL=5K1-2.18-0.671-0.17+0.330.83 表6-12.反相比例放大电路实验电路如图6-2所示：理论值：（Ui-U-）/10K=（U-UO）/100K且U+=U-=0故UO=-10Ui图6-2 反相比例放大器1）按表6-2内容实验并测量记录：直流输入电压Ui（mV）3010030010003000输出电压UO理论估算（mV）-300-

5、1000-3000-10000-30000实测值（mV）-1251-1965-3990-10510-10510误差316%96.5%33%5.1%0.63%表6-2发现当Ui=3000 mV时误差较大。2）按表6-3要求实验并测量记录：测试条件理论估算值（mV）实测值（mV）UORL开路，直流输入信号Ui由0变为800mV-8000-7800UAB00UR200UR1800800UOLU=800mV，RL由开路变为5K100表6-3其中RL接于VO与地之间。表中各项测量值均为Ui=0及Ui=800mV时所得该项测量值之差。3.同相比例放大器电路如图6-3所示。理论值：Ui/10K=（Ui-UO

6、）/100K故UO=11Ui图6-3 同相比例放大器1）按表6-4和6-5实验测量并记录。直流输入电压Ui（mV）301003001000输出电压UO理论估算（mV）3301100330011000实测值（mV）6091710241010300误差94.3%40.52%25.4%0.667%表6-4测试条件理论估算值（mV）实测值（mV）UORL开路，直流输入信号Ui由0变为800mV88008820UAB00UR2800790UR1-800-800UOLU=800mV，RL由开路变为5K188008880表6-54.反相求和放大电路实验电路如图6-4所示。理论值：UO=-RF/R*（Ui1+

7、Ui2）图6-4 反相求和放大器按表6-6内容进行实验测量，并与预习计算比较。Vi1（V）0.3-0.3Vi2（V）0.20.2VO（V）理论值-51VO（V）测量值-7.40-1.29表6-65.双端输入差放放大电路实验电路如图6-5所示。理论值：UO=（1+RF/R1）*R3/（R2+R3）*U2-RF/R1*U1图6-5 双端输入求和放大器按表6-7要求实验并测量记录：表6-7Vi1（V）120.2Vi2（V）0.51.8-0.2VO（V）测量值-8.44-10.50-3.53表6-76.积分运算电路用集成运算放大器组成的积分运算电路如图7-1所示。该电路输出与输入之间的关系为： 。当输

8、入电压信号为阶跃信号时该电路的输出电压为： 图7-1 积分电路如图7-2所示。输出为一个线性变化的电压，其幅度受集成运放饱和输出电压的限制。方波信号可以看成是多个阶跃信号的组合，因此，当输入信号为方波信号时，积分运算电路输出三角波。如图7-3所示。当然，实际积分电路的特性不可能与理想的完全一致，其误差来源很多。图7-2 输入阶跃信号 7-3 输入方波信号7微分运算电路微分运算是积分运算的逆运算，基本微分电路如图7-4所示。电路输出为：但是，图7-4所示电路在频率较高时不稳定，容易产生自激。因此，实验中一般采用图7-5所示电路，该电路可以消除自激并抑制电路的高频噪声。当微分运算电路输入方波信号时，输出尖脉冲波，如图7-6所示。输入三角波时，输出为方波。图7-4 基本微分电路 图7-5实验用微分电路一、 实验仪器模拟电路实验箱，示波器，晶体管毫伏表等。二、 实验内容与步骤1. 积分运算电路（1）按图7-1接电路，检查无误后通电。 （2）令ui=0，调节调零电位器使输出为零。调节完毕，将输入与地断开。（3）输入f=1kHz，幅度为1V的方波信号，用示波器观察输出信号波形并