实验四-比例求和运算电路实验报告

实验四 比例求和运算电路

一、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。

二、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，元器件模组以及“比例求和运算电路”模板。

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。

RFR1Vi10kΩAB100kΩAVoR210kΩ

输入电压Ui经电阻R1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=R1//RF 由于虚断，有 I+=0 ，则u+=-I+R2=0。又因虚短，可得：u-=u+=0 由于I-=0，则有i1=if，可得：

uiuuuo R1RF

uoRFAufuR1 i由此可求得反相比例运算电路的电压放大倍数为： uRifiR1ii-可编辑修改-

。

反相比例运算电路的输出电阻为：Rof=0

输入电阻为：Rif=R1

b．同相比例运算

RFR110kΩAB100kΩAVoViR210kΩ

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=R1//RF。

根据虚短和虚断的特点，可知I-=I+=0,则有 u且 u-=u+=ui，可得：

R1uoui

R1RFR1uo

R1RFAufuoR1F uiR1同相比例运算电路输入电阻为： Rif输出电阻： Rof=0

ui ii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，则输入、输出端要加隔直电容，而调零电路可省略。

（二）求和运算电路 1．反相求和

根据“虚短”、“虚断”的概念

RRui1ui2uo uo(Fui1Fui2)

R1R2R1R2RF当R1=R2=R，则 uoRF(ui1ui2)

R

四、实验内容及步骤

-可编辑修改-

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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

图1 电压跟随器

表1：电压跟随器 直流输入电压Vi（v） 输出电压Rl=∽ Vo(v) Rl=5.1k -2 -0.5 0 0.5 1

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 -可编辑修改- 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 ΔV0 ΔVAB ΔVR2 ΔVR1 Vi=800mV ，RL由开路变为5.1K ΔV0L 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=（Ui-UO）/100K故UO=11Ui。 实验原理图如下：

-可编辑修改-

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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（mV） 理论估算输出电压（mV） 30 100 300 1000 3000 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 ΔV0 ΔVAB ΔVR2 ΔVR1 -可编辑修改-

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Vi=800mV ，RL由开路变为5.1K 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：UO=-RF/R*（Ui1+Ui2） 实验原理图如下：

ΔV0L

实验结果如下： 直流输入电压Vi1（V） 直流输入电压Vi2（V） 理论值(V) 输出电压V0（V）

5、双端输入求和放大电路

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

0.3v 0.2v -0.3 0.2 -可编辑修改-

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实验结果：

直流输入电压Vi1（V） 直流输入电压Vi2（V） 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3V时，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3V时，理论值与实际值不符，原因是运算放大器本身的构造。

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。

-可编辑修改-

1v 0.5v 2v 1.8v 0.2v -0.2v 。

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