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1、实 验 报 告 实验名 称：实验八集成运算放大器的运用运算器 系别：班号：实验组别： 实验者 姓 名： 学号： 实验日期： 实验报告完成日期： 指导教师意见： 目录 二、实验原理 3 三、实验仪器 6 四、实验内容及数据. 6 1. 反相放大器 . 6 2. 同相放大器 . 8 3. 加法器 10 4. 减法器 12 5. 积分器 13 五、 实验总结 14 一、实验目的 1. 熟悉集成运算放大器的性能和使用方法 2. 掌握集成运放构成基本的模拟信号运算电路 二、实验原理 集成运算放大器是一种高增益、高输入阻抗、 低输出阻抗的直流 放大器。若外加反馈网络，便可实现各种不同的电路功能。例如，施
2、加线性负反馈网络，可以实现放大功能，以及加、减、微分、积分等 模拟运算功能；施加非线性负反馈网络，可以实现乘、除、对数等模 拟运算功能以及其他非线性变换功能。本实验采用 TL082型集成运算 放大器，其管脚如图1 所示。注意：在使用过程中，正、负电源不能 接反，输出端不能碰电源，接错将会烧坏集成运算放大器。 1、反相放大器： 在理想的条件下，反相放大器的闭环电压增益为： 1 R R V V A F i O VF 由上式可知：闭环电压增益的大小完全取决于电阻的比值RF/R1。 电阻值的误差，将是测量误差的主要来源。 当取 RF = R1，则放大器的输出电压等于输入电压的负值，即： ii F O
3、VV R R V 1 。此时反相放大器起反向跟随器的作用。 2、同相放大器： 在理想条件下，铜线放大器的闭环电压增益为： 1 1 R R V V A F i O VF 3 、电压跟随器： 电路如图 4 所示，它是在同相放大器的基础上，当R1时， Avf1，同相放大器就转变为电压跟随器。它是百分之百电压串联负 反馈电路，具有输入阻抗高、输入阻抗低、电压增益接近1 的特点。 图 4 中，由于反相端与输出端直接相连，当输入电压超过共模输 入电压允许值时，则会发生严重的堵塞现象， 为了避免发生这种现象， 通常采用图5 所示的电压跟随器改进电路。并令R2=R1|Rf=9.1K 。 3 、反相加法器： 在
4、理想条件下，输出电压为： 2 2 1 1 i F i F O V R R V R R V，当 R1=R2时， 上式简化为：)( 21 1 ii F O VV R R V。 4、减法器： 在理想条件下，若R1=R2，RF=R3时，输出电压为：)( 12 1 ii F O VV R R V 若 RF=R1,，则 VO=VI2-VI1，故此电路又称模拟减法器。 5、积分器： 输入（待积分）信号加到反相输入端，在理想情况下，如果电容 两端的初始电压为零，则输出电压为： 2 )( 1 )( V 1 T O titO dt CR V 当 Vi(t)是幅值为 Ei的阶跃电压时， tE CR V itO 1
5、)( 1 此时，输出电压VO(t)随时间线性下降。 当 Vi(t)时峰值振幅为 ViP的矩形波时， VO(t)的波形为三角波。如图 8(b) 所示，根据上式，输出电压的峰峰值为： 2 1 T CR V V ip POP 在实际实验电路中，通常在积分电容C的两端并接反馈电阻RF ， 其作用是引入直流负反馈，目的是减小运放输出直流漂移。但是RF 的存在对积分器的线性关系有影响，因此，RF 不宜取太小，一般取 100K为宜。 三、实验仪器 1. 示波器一台 2. 函数发生器一台 3. 数字万用表一台 4. 电子学实验箱一台 5. 交流毫伏表一台 四、实验内容及数据 1. 反相放大器： （1）按图 2
6、 搭接电路，先测量RF=101.60K，R1=9.87K，计 算得 AVF= -10.29 （2）输入直流信号电压VI1（实验箱），用数字电压表DCV 档分 别测量 VI和 VO记入表 1，并计算电压放大倍数AVF （3）将输入信号改为频率1kHz的正弦波，当 Vip-p=1.5V 时，用 双踪示波器同时定量观察VI和 VO， 在同一时间坐标上画出输入输出波 形。在测量过程中，输出端不应有削波失真或自激干扰现象，并计算 AVF 表一反相放大器测量表 放大倍数测量值与理论值之间的相对误差： %0 .2%100 29.10 10.29-5.10- %5.0%100 29.10- 29.1034.1
7、0- 理 理测 交流 理 理测 直流 Av AvAv E Av AvAv E 直流（V）交流（ V） 波形 ViVoAvVip-pVop-pAV 反 相 放 大 器 0.783 -8.098 -10.34 1.57 16.5 10.5 反相， 图 9、 图 10 图 9 实验中观察到的波形 2. 同相放大器： （1）按图 3 搭接电路，测量RF=101.60K，R1=9.87K，计算 AVF=11.29 （2）输入直流信号电压VI1（实验箱），用数字电压表DCV 档分 别测量 VI和 VO记入表中，并计算电压放大倍数AVF （3）将输入信号改为频率1kHz的正弦波，当 Vip-p=1.5V 时
8、，用 双踪示波器同时定量观察VI和 VO， 在同一时间坐标上划出输入输出波 形。输出端不应有削波失真或自激干扰现象，并计算AVF 放大倍数测量值与理论值之间的相对误差： %1 .4%100 29.11 11.29-75.11 - %5 .0%100 29.11 29.11-34.11- 理 理测 交流 理 理测 直流 Av AvAv E Av AvAv E 图 11 实验中观察到的波形 直流（ V）交流（ V） 波形 ViVoAvVip-pVop-pAV 同 相放 大 器 0.783 8.885 11.34 1.54 18.1 11.75 同相， 图 11、 图 12 3. 加法器： （1）根
9、据图 6 电路，求出 R3=4.76K。并测量得 R1=9.747 K， R2=9.921 K ，R3=4.602 K 。 （ 2）搭接电路；VI1输入直流电压0.2V 、VI2输出交流电压 Vi2p-p=400mV(f=1kHz) （3）用数字表 DCV 、ACV分别测量 VO，并用双踪示波器观察并定 量画出波形 V。 表三 反相加法器测量表 Vi1Vi2p-p Vo 波形 DCV ACV 反相加法 器 0.2 0.4 -2.004V 1.469V 反相，图 13、14 图 13 反相加法器实验波形 4. 减法器： （1）根据上面的图， R1=9.952K，R2=9.953K，R3=102.
10、23K （2）按图搭接电路； VI1输入直流电压0.2V、VI2输出交流电压 VI2P-P=400mV （f=1kHz） （3）用数字表 DCV 、ACV分别测量 VO，并用双踪示波器观察并定 量画出波形 V。 表四 减法器测量表 Vi1Vi2p-p Vo 波形 DCV ACV 减法器0.2 0.4 -1.981V 1.498V 同相，图 15、16 图 15 减法器实验波形 5. 积分器： （1）按图 8 搭接实验电路； （2）从信号发生器输出方波信号作Vi，频率 f=1kHz，用双线示 波器同时观察Vi和 VO的波形。要求 Vip-p=1V ，占空比 1/2。在同一时 间坐标上画出输入、输
11、出波形，并定量记下Vi、VO和周期 T，并与理 论计算 Vop-p进行比较。 图 15 实验波形图 Vip-p =1.030V，VOp-p = 2.61V ，T=999.0s VV T CR V V POP 64. 2 2 100.999 101010747.9 2/030. 1 2 - 6 93 1 ip %14.1%100 64.2 64. 2-61. 2 %100 - p-p 理 理测 相对误差 V VV E O V 五、实验总结 1、在测量过程中要注意观察输出端波形，不应有削波失真或自 己干扰现象。 2、计算时注意测量所得的值为峰峰值还是有效值。 3、接运算放大器时要注意不要使其管脚短路。 4、本实验中的误差来源：运算放大器不是理想运放，实验中所 用到的万用表、 示波器的系统误差， 桌面的振动等因素对示波器的干 扰等。 5、