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文檔簡介

1、東南大學(xué)電工電子實驗中心學(xué)號:姓名:第六次實驗名稱:模擬運算放大電路(二)提交報告時間:2011年05月 07日完成名次:成績:審批教師:2011年 月 日學(xué)習目標:1、掌握運算放大器實現(xiàn)信號積分和電流電壓轉(zhuǎn)換功能電路的基本設(shè)計和調(diào)試 方法2、掌握精密半波整流和精密全波整流電路的電路組成、電路原理、參數(shù)設(shè)計和 調(diào)試方法3、了解運算放大器實際器件參數(shù)對積分電路、電流電壓轉(zhuǎn)化電路、精密整流電 路性能的影響預(yù)習思考:1、根據(jù)29頁實驗內(nèi)容1的指標要求設(shè)計電路并確定元件參數(shù)。(a)設(shè)計電路圖Vi(b)設(shè)計過程:見實驗內(nèi)容的設(shè)計基礎(chǔ)取 R=10 kQ, Rf=100 kQ,Rp=R/Rf=10 k Q/

2、100 kQ,C=0.F2、在積分器實驗中,若信號源提供不出平均值為零的方波,能否通過耦合電容 隔直流?若能的話,電容量怎樣???答:可以,電容應(yīng)該取得盡量大一些,使1/&方波信號頻率 3、對于29頁實驗內(nèi)容2試根據(jù)數(shù)據(jù)手冊中的相關(guān)參數(shù)計算a)當R1=1 kQ Rl分別為1kQ和10kQ時最大允許輸出電流值為多少b)當R1=100Q, Rl分別為100。和1kQ時最大允許輸出電流值為多少c)當R1=1 kQ Rl為1 k Q輸入電壓Vi為0.5V、1V和3V時,計算負載 電阻Rl的取值范圍。答:根據(jù)電路計算可得人=匕,匕=/+用)三% 及根據(jù)運放使用要求:人小推導(dǎo)可得士(手一、杳閱數(shù)據(jù)手冊,知(

3、& +凡)VOMMasi mum 明冰 output voftage swingR_s 10 kll256c12141214R|_ 之 ia k2Full range1212Rl = 2 kii25 C10131013RL2k3Full range10w(a)& m 二 /. M = 7HM1L IKG+IKGff=iokn14VI()*Q + 1KQ=127機同% =1000,二 L -IW100C + 100G=10mA7?A-lkn, .If! 4yIKQ + iOOn-12.7口以歸)根據(jù)運放使用要求,乜(凡+/)4%M 推導(dǎo)可得:&工殳如必A 計算可得:v. =0,5V 時,Rl 2

4、7 =IV 時,Rl 13KQ;V; =3F 時,R 0時,二極管D1導(dǎo)通、D2截止,故voi=vN=vi。運放A2為差 分放大器由疊加原理知 Vo=(-2R/2R)Vi+(1+2R/2R)Vi=- Vi+2 vi= vi當輸入vi 0v1 0傳輸特性曲線如下:VOM*必做實驗:1、試用UA741設(shè)計一個滿足下列要求的基本積分電路:輸入為Vip-p=lv,f=l0kHz的方波(占空比為50%)。設(shè)計R,C值、測量積分輸出電壓波形:改變 f值 觀察波形變化,并找出當f接近什么值得時候,電路近似一個反相比例運算 電路。設(shè)計圖見預(yù)習思考題1(a)元件參數(shù)計算:fc=1/(2 RfC)=1/(2 *1

5、00*10 3*0.1)= 15.9Hz(b)波形驗證:輸入f=10kHz的方波輸入f=20Hz的方波(c)實驗結(jié)果分析:當輸入頻率接近20Hz時電路近似一個反相比例運算電路。與計算值相符。2.用“A741組成一個同相型電壓電流轉(zhuǎn)換電路,并完成表中所列數(shù)據(jù)的測量。完成表6-1中的實驗,并對的實驗結(jié)果進行分析同時與預(yù)習思考題中計算的理論值 進行比較。實驗電路圖如下:其中V=15V,表中要求測量I的值,考慮電流表的不便,改為測 R的電 壓,用R上測得的電壓除以R就是I的值。(a)實驗數(shù)據(jù)記錄ViRliL/mA (測量 值)IL/mA (計算 值)RLmax (測量 值)RLmax (計算 值)0.

6、504V1 kQ0.5040.50427.46 k Q27 kQ10 kQ0.5040.50420 kQ0.5040.50427 kQ0.5040.50433 kQ0.4190.5041.000V470 kQ1.0001.00013 kQ13 kQ1 kQ1.0001.0003.3 kQ1.0001.0004.7 kQ1.0001.00010 kQ1.0001.00012 kQ1.0001.0003.007V470 kQ3.0073.0073.44 k Q3.7 kQ1 kQ3.0073.0073.3 kQ3.0073.0074 kQ2.8113.007(b)實驗結(jié)果分析:由上面的結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)

7、,當RL較小時輸出電流和理論值十分接近, 但是 當RL較大事輸出電流會明顯減小,偏離理論值。根據(jù)預(yù)習思考題,當輸 入V =0,5 爐時,RL27Ka;Vf=jy 時,Rl 13/CQ;V. =3V 時,& 3.7 KQ所以當RL=33 kQ, 4 kQ時不滿足。測量得到的RLmax和計算得到的值誤 差較小,說明計算正確。2、精密半波整流電路:(I)依照圖10-1所示連接電路,元件參數(shù):Ri=R2=10KQ,電源電壓土0V, 二極管為1N4148。10k+VCC10-1精密半波整流電路圖(II) Vi輸入一個頻率為100Hz的正弦交流信號,有效值分別為5V、1V、10mv, 用示波器觀察輸入輸出

8、信號波形,用毫伏表測量Vo值,對列表記錄測量, 并對結(jié)果進行分析比較。(a)輸入輸出波形圖(1)輸入信號有效值為 5V(2)輸入信號有效值為1V(3)輸入信號有效值為 10mv(b)實驗數(shù)據(jù)記錄Vi5V1V10mvVo3.82 V0.42V4.38mv(III)用示波器的X-Y顯示方式測試該電路的電壓傳輸特性,調(diào)節(jié)Vi幅度,找出輸出的最大值 V omax3、精密全波整流電路:(I)圖102的精密全波整流電路和傳輸特性曲線修正為下圖。圖中 R=10KQ,電源電壓土0V,二極管為1N4148(II)搭接電路,重復(fù)半波整流電路(II )和(III )的內(nèi)容。(a)實驗波形圖:(1)輸入信號有效值為5

9、V(2)輸入信號有效值為1V(3)輸入信號有效值為10 mv傳輸特性曲線(b)實驗數(shù)據(jù)記錄Vi5V1V10mvVo2.74 V0.525V4.96mv(c)實驗結(jié)果分析:在精密全波整流電路中,發(fā)現(xiàn)當輸入信號有效值為5V時,輸出波形出現(xiàn)了 “毛刺”,是因為“全波整流”中輸入過大而造成幅值變低。精密全波整流的電壓傳輸特性曲線是不對稱的,第四象限內(nèi)的電壓特性曲線并不與第一象限的曲線對稱。這是因為對于全波整流電路而言,實際的運放輸出電壓, 當 Vi0 時,| Vo| =Vom,Vo1=2V( | V | 0.5Vom)Vo=- Vi ( | V | 0.5Vom)思考題.在圖6-1所示基本積分電路中,

10、為了減小積分誤差,對運放的開環(huán)增益、輸入電阻、輸入偏置電流及輸入失調(diào)電流有什么要求?答:應(yīng)選用開環(huán)增益大,輸入電阻大,輸入偏置電流小,輸入失調(diào)電流小的運 放。.在圖6-9所示電壓電流轉(zhuǎn)換電路中,設(shè) Vom=6V,Vi=1VR1=1,試求滿足線性轉(zhuǎn) 換所允許的RLmax?答:根據(jù)公式匕計算得Rl=5 k Q若將圖 10-1 電路中的兩個二極管均反接, 試問: 電路的工作波形及電壓傳輸特性將會如何變化?答: 電路的輸出波形將變化: 將輸入的正半周的波形反相同比例輸出, 負半軸輸出為零。電壓傳輸特性則與原來曲線相對縱軸對稱。.精密整流電路中的運放工作在線性區(qū)還是非線性,為什么?答:線性區(qū),因為運用的虛

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