彭耀峰第七周電路實驗報告

1、 1 實驗報告 課程名稱： 電路與電子技術(shù)實驗 2 指導(dǎo)老師： 孫盾 成績：_ 實驗名稱： 集成運算放大器指標(biāo)測試 實驗類型： 同組學(xué)生姓名：_ 一、實驗?zāi)康暮鸵螅ū靥睿?二、實驗內(nèi)容和原理（必填） 三、主要儀器設(shè)備（必填） 四、操作方法和實驗步驟 五、實驗數(shù)據(jù)記錄和處理 六、實驗結(jié)果與分析（必填） 七、討論、心得 一、實驗?zāi)康?1、加深對集成運算放大器特性和參數(shù)的理解； 2、學(xué)習(xí)集成運算放大器主要性能指標(biāo)的測試方法 二、實驗內(nèi)容和原理 集成運算放大器是一種高增益的直接耦合放大電路，在理想情況下，集成運放的Aod =、Ri =、VIO =0、 IIO =0、KCMR =。但是實際上并不存在理

2、想的集成運算放大器。為了解實際運放與理想運放的差別，以便正確使用集成運放大器，有必要研究其實際特性，并對其主要指標(biāo)進行測試。 1、輸入失調(diào)電壓VIO：輸入信號為0時，輸出端出現(xiàn)的電壓折算到同相輸入端的數(shù)值。電路如圖，用萬用表測出VO1，由1211OIOVRRRV? ，得出VIO。 2、輸入失調(diào)電流：是指當(dāng)輸入信號為0時，運放的兩個輸入端的基極偏置電流之差，反映了運放內(nèi)部差動輸入級兩個晶體管的失配度，電路如圖，用萬用表測出VO2，由 bOOIORRRRVVI)(|21112? 計算得出IIO； 專業(yè)：電氣1304 姓名：彭耀峰 學(xué)號：3130103174 日期：2015.4.21 地點：東3-2

3、11 D1_ D1 2 3、輸入偏置電流IIB：為了使運放輸入級放大器工作在線性區(qū)，所必須輸入的一個直流電流，實驗電路如圖，當(dāng)S1 斷開、S2 閉合時，測得運放輸出電壓為VO3，當(dāng)S1閉合、S2斷開時，測得運放輸出電壓為VO4 ，則)(13211OObBNVVRRRRI?， )(-14211OObBPVVRRRRI?，兩式相減得 b21143)()(21)(21RRRRVVIIIOOBPBNIB? 4、開環(huán)差模電壓放大倍數(shù)Aod：集成運放的開環(huán)差模電壓放大倍數(shù)Aod可以采用直流信號源進行測量，但為了測試方便，通常采用低頻（如幾十赫茲以下）交流信號進行測量。具體的測量方法很多，一般采用同時引入直

4、流反饋和交流反饋的測試方法，如圖 3 被測運放一方面通過Rf、R1、R2引入直流反饋，以抑制輸出電壓失調(diào)；另一方面，通過Rf引入交流反饋，輸入回路中的電阻R1和R2同時又起到對輸入交流信號進行分壓衰減的作用。同相端接地電阻R3應(yīng)與反相端所接電阻相匹配，以減小輸入偏置電流的影響。開環(huán)差模電壓增益為 212RRRvvvvAioidood? 但在測試過程中，需要用示波器觀察監(jiān)測波形不發(fā)生自激震蕩 5、最大不失真輸出電壓OMAXV：測量電路圖與Aod的測試電路相同，實驗時，只需改變Vs幅度，并觀察Vo是否開始出現(xiàn)削頂失真，從而確定運放在一定電源電壓下的最大不失真輸出電壓幅度OMAXV，實驗中也要用示波

5、器監(jiān)測Vo波形不發(fā)生自激震蕩，保證運放工作在線性放大區(qū)； 6、共模抑制比CMRK的測量：集成運放的共模抑制比是其差模電壓放大倍數(shù)與共模電壓放大倍 數(shù)之比的絕對值，即|ocodCMRAAK? ，實驗電路如圖，icVVAoccd?，即可算出CMRK 7、轉(zhuǎn)換速率SR的測量；轉(zhuǎn)換速率SR反映了集成運放對信號變化速度的適應(yīng)能力。在大信號條件下，集成運放的輸出電壓隨時間的最大變化率稱為轉(zhuǎn)換速率， 即MAXodtdvSR?。若輸入信號是前沿陡峭的大幅度方波（峰峰值1V），則由輸出波形Vo的過渡區(qū)斜率（一般取0.9?OMV0.9?OMV），可得到被測運放的轉(zhuǎn)換速率，如圖所示。 12t9.09.0?OMOMV

6、tVSR 4 若測得正向與負(fù)向的轉(zhuǎn)換速率不同，則應(yīng)取其中數(shù)值較小者。 三、主要儀器設(shè)備 1、運放LM358一只； 2、示波器一臺； 3、萬用表一個； 4、電工電子實驗箱一臺； 5、導(dǎo)線若干； 四、操作方法和實驗步驟 1、輸入失調(diào)電壓VIO： （1）按照實驗電路圖連接電路，在連接穩(wěn)壓電源前，用萬用表測量輸出電壓，將穩(wěn)壓電源的地與電路的地相連； （2）用萬用表測量Vo1 ，1211OIOVRRRV?； 2、輸入失調(diào)電流： （1）按照設(shè)計的運算電路進行連接； （2）用萬用表測量Vo2； （3 ）由bOOIORRRRVVI)(|21112?得出輸入失調(diào)電流； 3、輸入偏置電流IIB： （1）按照設(shè)計的

7、運算電路進行連接； （2）用示波器監(jiān)測輸出輸出波形，避免輸出電壓達到飽和以及自激現(xiàn)象； （3）斷開S1，閉合S2，用萬用表測量輸出電壓Vo3； （4）閉合S1，斷開S2，用萬用表測量輸出電壓Vo4； （5 ）由b21143)()(21)(21RRRRVVIIIOOBPBNIB?得出輸入偏置電流 4、開環(huán)差模電壓放大倍數(shù)Aod： （1）按照設(shè)計的運算電路進行連接，其中電容C=100F，電阻分別為2K和200K； （2）用示波器監(jiān)測輸出輸出波形，避免輸出電壓達到飽和以及自激現(xiàn)象； （3）輸入50Hz，100mVpp的正弦交流電壓，用示波器觀察輸出和輸入波形，使運放工作在線性放大區(qū)，避免出現(xiàn)自激震蕩

8、； （4）讀出Vo和Vid ，由212RRRvvvvAioidood?得出Aod； 5、最大不失真輸出電壓OMAXV： （1）使用測量差模電壓放大倍數(shù)的電路； （2）輸入50Hz，100mVpp的正弦交流電壓，用示波器觀察輸出和輸入波形，使運放工作在線性放大區(qū)，避免出現(xiàn)自激震蕩； 5 （3）不斷增大輸入電壓幅值，當(dāng)輸出波形出現(xiàn)削頂失真時，記錄Vo； 6、共模抑制比CMRK： （1）按照設(shè)計的實驗電路進行連接； （2）靜態(tài)測試，保證輸出入時為零輸出； （3）輸入50Hz，12Vpp的正弦交流電壓，用示波器觀察輸出和輸入波形，使運放工作在線性放大區(qū)，避免出現(xiàn)自激震蕩； （4）記錄輸入和輸出電壓的幅

9、值； （5 ）由icVVAoccd? 和|ocodCMRAAK?得出共模抑制比； 7、轉(zhuǎn)換速率SR： （1）連接轉(zhuǎn)換速率SR的測量電路； （2）靜態(tài)測試，保證零輸入時為零輸出； （3）輸入5kHz，20Vpp的方波，用示波器觀察輸出和輸入波形，使運放工作在線性放大區(qū)，避免出現(xiàn)自激震蕩； （4）測量輸出電壓上升和下降邊沿的時間； （5 ）由12t9.09.0?OMOMVtVSR得出轉(zhuǎn)換速率； （6）當(dāng)二者大小不同時，取較小者； 五、實驗數(shù)據(jù)記錄和處理 1、輸入失調(diào)電壓VIO： ；VVO199.0-1? mVVVRRRVOIO97.1)199.0(*510051511211? 2、輸入失調(diào)電流：

10、；VVO198.0-2? nAARRRRVVIbOOIO95.42000*)510051(51*001.0)(|21112? 3、輸入偏置電流IIB： ；VVO202.0-；VVO197.0-4? nAARRRRVVIbOOIB4.122000*)510051(51*005.0*21)(|2121143? 6 4、開環(huán)差模電壓放大倍數(shù)Aod： ；VVO8.1；VVid108.0? 6.1290522002*108.08.13212?RRRvvvvAioidood 5、最大不失真輸出電壓OMAXV： 7 由以上兩張圖可知，最大不失真輸出電壓為VVOMAX2.23? 6、共模抑制比CMRK： 8

11、；mVVOC116? ；VVIC2.12? 009508.02.12116.0ic?VVAoccd 610*357.1009508.06.12905|?ocodCMRAAK 7、轉(zhuǎn)換速率SR： 9 sVsVtVSROM/10*432.274)99(9.0522? sVsVtVSROM/10*5.268)2.88.8(9.051-1? 因此取 六、實驗結(jié)果與分析 1、LM358芯片中的運算放大器的輸入失調(diào)電壓VIO為1.97mV； 2、LM358芯片中的運算放大器的輸入失調(diào)電流IIO為4.95nA； 3、LM358芯片中的運算放大器的輸入偏置電流IIB為12.4nA； 4、LM358芯片中的運算

12、放大器的開環(huán)差模電壓放大倍數(shù)Aod為12905.6； 5、LM358芯片中的運算放大器的最大不失真輸出電壓的峰-峰值為23.2V； 6、LM358芯片中的運算放大器的共模抑制比KCMR為1.357*10 6； 7、LM358芯片中的運算放大器的轉(zhuǎn)換速率SR為2.432*10 5V/s； 七、討論、心得 1、將所測得的數(shù)據(jù)與典型指標(biāo)值進行比較。 答：LM358芯片中的運算放大器的轉(zhuǎn)換速率SR標(biāo)注為0.3V/s，而實際測得的轉(zhuǎn)換速率SR為0.2432V/s。 2、在測試運放的開環(huán)差模電壓增益時，為什么必須引入直流負(fù)反饋？ 答：因為當(dāng)沒有信號輸入時，LM358芯片中的運算放大器有輸出失調(diào)電壓。只有通過Rf、R1、R2引入直流負(fù)反饋，才能抑制輸出電壓失調(diào)，才能準(zhǔn)確測出輸出電壓的幅值。 3、為什么在輸出端必須用示波器監(jiān)視波形？ sVSR/10*432.25? 10 答：防止運算放大器的輸出端產(chǎn)生自激振蕩而影響測量。 4、分析實驗中遇到的現(xiàn)象 答：在測VO1和VO2時，由于萬用表精度的限制，兩者的值相差很小，可能會對IIO造成較大的誤差。 5、測量開環(huán)增益、最大不失真輸出、共模抑制比實驗中信號的頻率不一樣是否對實驗的結(jié)果有影響？ 答：有影響