加法器及差分放大器項(xiàng)目試驗(yàn)報(bào)告

1、加法器及差分放大器項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)報(bào)告、項(xiàng)目?jī)?nèi)容和要求（一）、加法器1、任務(wù)目的：（1）掌握運(yùn)算放大器線性電路的設(shè)計(jì)方法；（2）理解運(yùn)算放大器的工作原理；（3）掌握應(yīng)用仿真軟件對(duì)運(yùn)算放大器進(jìn)行仿真分析的方法。2、任務(wù)內(nèi)容：2.1設(shè)計(jì)一個(gè)反相加法器電路，技術(shù)指標(biāo)如下:（1）電路指標(biāo)運(yùn)算關(guān)系 :UO（5Ui1 2Ui2） 。輸入阻抗 Ri1 5K ,Ri2 5K 。（2）設(shè)計(jì)條件i1電源電壓 Ec=± 5V； 負(fù)載阻抗 RL 5.1K測(cè)試項(xiàng)目:輸入信號(hào) U i1 :輸入信號(hào) U i 1 壓波形。3）0.5V,Ui2 0.5V ，測(cè)試 4種組合下的輸出電壓；0.5V,Ui2為正弦波1KHz,0.1

2、V信號(hào)，測(cè)試兩種輸入組合情況下的輸出電：輸入信號(hào) U i10V ，改變 Ui2 的幅度，測(cè)量該加法器的動(dòng)態(tài)范圍。:輸入信號(hào) U i1i10V , Ui2為正弦波1V，改變正弦波的頻率，從 1kHz逐漸增加，步長(zhǎng)為 2kHz,測(cè)量該加法器的幅頻特性。2.21）2）3）設(shè)計(jì)一個(gè)同相加法器電路，技術(shù)指標(biāo)如下:電路指標(biāo)運(yùn)算關(guān)系: UO U i1 U i2。設(shè)計(jì)條件電源電壓 Ec=± 5V；負(fù)載阻抗RL測(cè)試項(xiàng)目：輸入信號(hào)：輸入信號(hào)5.1KUi1Ui11V,Ui2 1V，測(cè)試4種組合下的輸出電壓；1V,Ui2為正弦波1KHz,1V信號(hào)，測(cè)試兩種輸入組合情況下的輸出電壓波形。二）、差分放大器1、任

3、務(wù)目的：（1）掌握運(yùn)算放大器線性電路的設(shè)計(jì)方法；（2）理解運(yùn)算放大器的工作原理；（3）掌握應(yīng)用仿真軟件對(duì)運(yùn)算放大器進(jìn)行仿真分析的方法。2、任務(wù)內(nèi)容2.1 設(shè)計(jì)一個(gè)基本運(yùn)放差分放大器電路，技術(shù)指標(biāo)如下:（1）電路指標(biāo)運(yùn)算關(guān)系 :U O 5（U i1 U i2）。輸入阻抗 Ri1 5K ,Ri2 5K 。（2）設(shè)計(jì)條件電源電壓Ec=± 5V;負(fù)載阻抗Rl 5.1K(3) 測(cè)試項(xiàng)目A:輸入信號(hào)Uh0.5V,Ui2 0.5V，測(cè)試4種組合下的輸出電壓；B:輸入信號(hào)U h0.5V,U i2為正弦波1KHz,0.5V信號(hào)，測(cè)試兩種輸入組合情況下的輸出電壓波形。、設(shè)計(jì)及調(diào)試(一) 、電路設(shè)計(jì)1、反

4、相加法器U0二Rf*(Ui1/R1+Ui2/R2)輸出電壓與輸入電壓反相R3在電路中起平衡作用(R3=R/R2/Rf)2、同相加法器U0=(1+Rf/R'Ui輸出電壓與輸入電壓同相R在電路中起平衡作用(R3=R1/R2/Rf)3、差分放大器差分放大電路可以有效的抑制“零點(diǎn)漂移”U0=(R1+Rf)/R1*R3/(R2+R3)-(R2R1)*U1R1= R2,R3=Rf,U0=-(RR1)*(Ui1-Ui2)(二) 、電路仿真1、加法器1.1反相加法器A. 輸入信號(hào)Uh0.5V,Ui20.5V，測(cè)試4種組合下的輸出電壓仿真測(cè)試數(shù)據(jù)：Ui1Ui2U00.5V0.5V-3.5V0.5V-0.

5、5V1.5V-0.5V0.5V1.5V-0.5V-0.5V3.5VB.輸入信號(hào)Uh0.5V,Ui2為正弦波1KHz,0.1V信號(hào)，測(cè)試兩種輸入組合情況下的電壓波形仿真電路：11£!仿真測(cè)試波形：輸入：Ui1=0.5V , Ui2為頻率1KHz幅度為0.1V的正弦波信號(hào)(藍(lán)色波形)輸出：U0發(fā)生直流偏移，向下偏 2.5V (紅色波形)輸入：Ui1=0.5V , Ui2為頻率1KHz幅度為0.1V的正弦波信號(hào)（藍(lán)色波形）輸出：U0發(fā)生直流偏移，向上偏 2.5V （紅色波形）C.輸入信號(hào)U “ 0V，改變U i2的幅度，測(cè)量該加法器的動(dòng)態(tài)范圍仿真電路:仿真測(cè)試波形:輸入：Ui1=0V, U

6、i2為頻率1KHz幅度0.1V正弦波（藍(lán)色波形）輸出：U0=0.2V（最大值），頻率1KHz正弦波（紅色波形）2 0 b c lXlos copeX 1Xm isTcirnif94NiHI Qplliv iF和需T .TIT"feme:M I L =onocsLlranhaiA 1 AiJM ifflW ,mVlAarweC vp.ju mV >3 3S3 mVD.KIDVn-n環(huán)亡 | Lsrt. TriggerrTr«M-«a a苗cm* 1320 上JOhLLrahiiM 氏名Eq AO triVEfi rrha-fliii 1 SoacmijfntF

7、w rrAirZKilX JKSflETi pF| lTF pgtiol |0Uxd|ory/T flex 1«| f |5c&鴨| P應(yīng)_ fT/pfl 151k. Mor. JSue Ncfiii 汕1 Tf lLoFmoii輸入：Ui1=0V，Ui2為頻率1KHz,幅度2V正弦波（藍(lán)色波形）輸出：U0=3.998V，頻率1KHz正弦波，頂部發(fā)生失真現(xiàn)象（紅色波形）Chi3Tfltl_A匚 hannel_El|2sfi1 AQ剛“-IM V71+ +Z.S>1f1 « VT2nmm y-7 J 44 UVBfl.阿丹liir«bdsiE呂g.或u

8、sWChirr <d ft 小匹|上Xu加'E fcdt |1 gf>：pc-£fciaita |D>un 3r|dV.F AHJ« o k 亠竺1 n眉-步丁 P廠 J J Lawai jTya勻叫.面r. |血1牛|曲-w-輸入：Ui1=0V, Ui2為頻率1KHz,幅度2.5V正弦波（藍(lán)色波形）輸出：U0=4.671V （最大值），頻率1KHz正弦波，頂部和底部均發(fā)生失真現(xiàn)象（紅色波形）TirptbiMpvu uDr> 附pc訛|dTuneChannel _ALl-amd_0佃1 V2 A* VZ.fS1?SJHVS.Mi Va.43#

9、 Vq.Kft VTZ不刪L I'Crin ra i"Z 3wn«0 erigr仕血|1 VDw曰決|F l| V 嚴(yán) ha oV pCndllDH | aLti ad| V« a (aF廣ATaE -T'dtlAT | m MCI論yr *ii| 屮|如|尸I.I _L li iT"皀廠dl Ti ll:動(dòng)態(tài)范圍： 4.671V 3.746VD.輸入信號(hào)Un CM，Ui2為正弦波，帖，改變正弦波的頻率，從1kHz逐漸增加，步長(zhǎng) 為2kHz，測(cè)量該加法器的幅頻特性仿真電路:仿真測(cè)試波形:輸入：Ui仁0V, Ui2為幅度為1V,頻率為1KH

10、z的正弦波（藍(lán)色波形）輸出：U0=2V（最大值），頻率為1KHz的正弦波（紅色波形）.:rr f. rXLajAmdfcuJ*諫i甸Es.' i r « "f li IbDutv L-cdtpiuheFI創(chuàng)inKHUfrEdr32 mH2.51TRbtw. 1fart lilprrSaxifirfcyfi j a>Mhar>iwl f翱*rCSrab： pK>u£eDlLpADnWwTCiEC3k I 髓的，百衛(wèi)1MQecI|0T 吟fci*i DY jjhijn :UAuAl(i''Ad- &/A冋 1陸

11、74; (UTf rc| D fBF -1 柑Tvp&弘單| T輸入：Ui1=0V，Ui2為幅度為1V,頻率為3KHz的正弦波（藍(lán)色波形）輸出：U0=2V（最大值），頻率為1KHz的正弦波（紅色波形）"FunotiDBXUta號(hào) RM L pi errFrBiAi-H： fi*pti 血UiTrtflMiWlTiWlTi輸入：Ui1=0V, Ui2為幅度為1V,頻率為31KHz的正弦波（藍(lán)色波形）輸出：U0=1.92V （最大值），頻率為1KHz的正弦波，幅度開始減?。t色波形）jptiars(7.WndrK.如畑站 11211kHi1X1誦VFraqM&r叱 fEk

12、ly C ydr輸入：Ui1=0V，Ui2為幅度為1V,頻率為31KHz的正弦波（藍(lán)色波形） 輸出：U0=1.67V （最大值），頻率為1KHz的正弦波，幅度減?。t色波形）iWVlll|ii#pwrRii八aT-TT-Higni Corwin?igni CicinT f ntLETW/ 4?DutT C><k測(cè)試值及幅頻特性曲線: HZ“ninxinf ntLETW/4?DiJtx C-rcIHOCthldC.2 kH： >LL121$141sieinbiw101 111?0T. D7T T»TaO?S JCr? OH MT需 TQT-07S 1141410t99

13、f13571241JLT94 1.輕1 酬 1.WLOa707, 0B& TDLO9 TflTr(K3 和7恥 7OT.IQ即如山匡T92 472 &紳q陽(yáng)鬼1丸1. El Lidl 1.2S3H? -O.aST CL trifidm.O9» TO. 罰口 游2 Eia 4724L TW3 0.721盟史電圧*V：I121 LSI 14 TDT. I TOT-101 7CT?b fl 帳你 432-232 4Cfl 卿 血 801 加 0112? 3 tG67EM性圖E010.1顒率(kHz)1101.2A.同相加法器輸入信號(hào)U i1 1V ,U i2 1V，測(cè)試4種

14、組合下的輸出電壓仿真電路：仿真測(cè)試數(shù)據(jù):B形rFF勺En;l Cpc :iu?i1輸出：U0=0.999766V （有效值），頻率1KHz的正弦波，向上偏移 1V （紅色波形）輸入：Ui1=-1V，Ui2為頻率1KHz,幅度1V的正弦波（綠色波形）輸出：U0=-0.999761V，頻率1KHz的正弦波，向下偏移 1V （紅色波形）仿真測(cè)試波形:輸入：Ui仁1V，Ui2為頻率IKHz,幅度1V的正弦波（綠色波形）仿真電路:TimeaiaM,rvrf wt ew|mftE| g |ec c| > |w riJ 申HT 51 |» J- JWV41L -lir-M'iral_

15、A:MI組緘甌Q-snr B 鴛7* 擴(kuò)L|Level |"5|"V:tpi 匕T prrfih 1口 sw_SLB3a. rfl wn*t 麗|LH»iMUi1Ui2U01V1V2V1V-1V-11.147uV-1V1V-11.147uV-1V-1V-2V輸入信號(hào)U"1V U2為正弦波1KHZ 1V信號(hào)，測(cè)試兩種輸入組合情況下的輸出電壓Chiv JIbt和如|1:Funrti an Aene. a - X |也昭HpTTlFS Fhl2、差分放大器A.輸入信號(hào)Uii0.5V,Ui2 0.5V，測(cè)試4種組合下的輸出電壓仿真電路：UiiVEE.Fd4.7k

16、£t仿真測(cè)試數(shù)據(jù):Ui1Ui2U00.5V0.5V-55.315uV0.5V-0.5V-4.633V-0.5V0.5V3.764V-0.5V-0.5V-8.381uVB.輸入信號(hào)u”0.5V,Ui2為正弦波1KHz,0.5V信號(hào)，測(cè)試兩種輸入組合情況下的輸電壓波形仿真電路：仿真測(cè)試波形:輸入：Ui1=-0.5V , ui2為頻率1KHz幅度0.5V的正弦波（紅色波形）輸出：U0=2.163V,頻率1KHz正弦波，頂部發(fā)生失真現(xiàn)象（黃色波形）輸入：Ui1=0.5V，ui2為頻率1KHz幅度0.5V的正弦波（紅色波形）輸出：U0=-2.337V，頻率1KHz正弦波，底部發(fā)生失真現(xiàn)象（黃色

17、波形）（三）、電路焊裝和調(diào)試1、元器件清單1.1反相加法器名稱型號(hào)數(shù)量普通電阻4.7KQ310KQ122KQ1運(yùn)放芯片LM3581芯片底座DIP811.2同相加法器名稱型號(hào)數(shù)量普通電阻4.7KQ5運(yùn)放芯片LM3581芯片底座DIP811.3差分放大器名稱型號(hào)數(shù)量普通電阻4.7KQ322KQ2運(yùn)放芯片LM3581運(yùn)放底座DIP812、電路調(diào)試結(jié)果及結(jié)果分析2.1反相加法器A.輸入信號(hào)Un0.5V,Ui20.5V，測(cè)試4種組合下的輸出電壓硬件電路測(cè)試結(jié)果：Ui1Ui2U00.5V0.5V-2.98V0.5V-0.5V-1.2V-0.5V0.5V1.2V-0.5V-0.5V2.96V結(jié)果分析：實(shí)際測(cè)

18、量結(jié)果比仿真測(cè)量結(jié)果偏小，當(dāng)兩個(gè)輸入信號(hào)均為0.5V時(shí)，理論輸出應(yīng)該是-3.4V，而我們的測(cè)試值只有-2.98V，最后檢查電路時(shí)發(fā)現(xiàn)由于我們?cè)?提供芯片的電壓上串接了一個(gè)1K電阻和一個(gè)發(fā)光二級(jí)管， 再加上電源輸入端到4腳、8腳的導(dǎo)線比較長(zhǎng)（產(chǎn)生了1.46V的壓降）所以芯片的工作電壓其實(shí)并沒(méi)有土 5V,因此輸岀值會(huì)普遍偏小。B. 輸入信號(hào)Un0.5V,Ui2為正弦波1KHz,0.1V信號(hào)，測(cè)試兩種輸入組合情況下的輸出壓波形硬件電路輸出波形：輸入：Ui1=0.5V，Ui2為頻率1KHz，幅度為0.1V的正弦波信號(hào)（黃色波形）輸出：U0發(fā)生直流偏移，向下偏 2.5V （綠色波形）輸入：Ui仁0.5V

19、，Ui2為頻率IKHz,幅度為0.1V的正弦波信號(hào)（黃色波形）輸出：U0發(fā)生直流偏移，向上偏 2.5V （綠色波形）結(jié)果分析：在這個(gè)測(cè)試項(xiàng)目的進(jìn)行下，我們發(fā)現(xiàn)硬件焊接的電路測(cè)試值很不穩(wěn)定，總是在0.6V之內(nèi)上下波動(dòng)，最后發(fā)現(xiàn)外界信號(hào)對(duì)電路輸出只有很大的干擾，當(dāng)我們把手放在輸入端上，輸岀電壓值都會(huì)發(fā)生跳動(dòng)，經(jīng)比較計(jì)算，我們的測(cè)試 值在誤差范圍內(nèi)是正確的C. 輸入信號(hào)U林0V ,改變u i2的幅度，測(cè)量該加法器的動(dòng)態(tài)范圍硬件電路輸出波形：輸入：Ui1=0V，Ui2為頻率IKHz,幅度1.29V正弦波（黃色波形） 輸出：U0=2.21V，頻率1KHz正弦波，頂部發(fā)生失真現(xiàn)象（綠色波形）輸入：Ui1=

20、0V, Ui2為頻率1KHz幅度1.41V正弦波（黃色波形）輸出：U0=2.53V,頻率1KHz正弦波，頂部和底部同時(shí)失真（綠色波形）動(dòng)態(tài)范圍 2.53V 2.21V結(jié)果分析：在做仿真的時(shí)候，當(dāng)Ui2=2.0V時(shí)，波形便發(fā)生失真，而在硬件電路的測(cè)試中，Ui2=1.29V便出現(xiàn)頂部失真現(xiàn)象，由于我們電路的實(shí)際放大倍數(shù)為2.2，而仿真的是2，而且實(shí)際電路中導(dǎo)線的壓降又不可避免（導(dǎo)線太長(zhǎng)），因此，靜態(tài)工作點(diǎn)會(huì)更加偏低，會(huì)在較小的輸入電壓情況下發(fā)生失真。D. 輸入信號(hào)Uh CV，U2為正弦波1，改變正弦波的頻率，從 1kHz逐漸增加，步長(zhǎng)為2kHz，測(cè)量該加法器的幅頻特性硬件電路測(cè)試波形：輸入：Ui仁

21、0V， Ui2為幅度為1V，頻率為1KHz的正弦波（黃色波形）輸出：U0=2.08V，頻率為1KHz的正弦波（綠色波形）輸入：Ui仁0V， Ui2為幅度為1V，頻率為5KHz的正弦波（黃色波形）輸出：U0=2.02V，頻率為5KHz的正弦波，開始出現(xiàn)交越失真（綠色波形）JT*UM'WM * Ml9 Lahn/MMKff輸入：Ui1=0V，Ui2為幅度為IV，頻率為39KHZ的正弦波（黃色波形）輸出：U0=0.70V，頻率為5KHz的正弦波，幅度明顯下降（綠色波形）MAM%sr1軒WfMMIT LIDUS2 10無(wú)単-K於5 z 5 1 5D._IaFS硬件電路測(cè)試數(shù)據(jù):疳琴(1Hz;1

22、i&T911LE述212?31313E朝利人電壓111111111L11112.082 (12L 839l TieLEW1.39B1.田5l.lflBa.»3a. es£CLB3SOL 7S9tt?2.082. 02LL T16L曲1.396L 235ME0. M3LessHE3S0i7結(jié)果分析：硬件電路測(cè)試值較仿真測(cè)試值曲線不夠平滑，電路本身存在干擾，儀器儀表 又具有一定的誤差范圍，因此相對(duì)于仿真，實(shí)際電路與理論值會(huì)有一定大的 誤差。22同相加法器A.輸入信號(hào)Un 1V,U i2 1V，測(cè)試4種組合下的輸出電壓硬件電路測(cè)試值：Ui1Ui2U01V1V1.92V1V-1V58.8mV-1V1V-54.345mV-1V-1V-1.922V結(jié)果分析：硬件電路測(cè)試值與仿真電路測(cè)試值相比略微漸小，由于硬件電路的運(yùn)放芯片LM358工作電壓經(jīng)過(guò)導(dǎo)線送入，而導(dǎo)線上有壓降，所以工作電壓較理論值要 小,所以輸岀會(huì)跟隨被影響，也會(huì)減小。B.輸入信號(hào)u i11V,Ui2為正弦波1KHz,1V信號(hào)，測(cè)試兩種輸入組合情況下的輸出電壓形 硬件電路輸出波形：輸入：Ui1=1V，Ui2為頻率IKHz,幅度1V的正弦波（黃色波形）輸出：U0=0.925V，頻率1KHz的正弦波，向上偏移 1V （綠色波形）輸入：Ui