基本运算电路实验报告

课程名称：电路与模拟电子技术实验 指导老师： 成绩： 实验名称： 基本运算电路设计 实验类型： 同组学生姓名： 一、 实验目的和要求：

实验目的： 1、掌握集成运算放大器组成的比例、加法和积分等基本运算电路的设计。 2、了解集成运算放大器在实际应用中应考虑的一些问题。 实验要求： 1、实现两个信号的反向加法运算 2、用减法器实现两信号的减法运算 3、用积分电路将方波转化为三角波 4、实现同相比例运算（选做） 5、实现积分运算（选做） 二、 实验设备：

双运算放大器LM358 三、 实验须知：

1．在理想条件下，集成运放参数有哪些特征？ 答：开环电压增益很高，开环电压很高，共模抑制比很高，输入电阻很大，输入电流接近于零，输出电阻接近于零。 2．通用型集成运放的输入级电路，为啥均以差分放大电路为基础？ 答：（1）能对差模输入信号放大 （2）对共模输入信号抑制 （3）在电路对称的条件下，差分放大具有很强的抑制零点漂移及抑制噪声与干扰的能力。 4．何谓集成运放的输出失调电压？怎么解决输出失调？ 答：失调电压是直流（缓变）电压，会叠加到交流电压上，使得交流电的零线偏移（正负电压不对称），但是由于交流电可以通过“隔直流”电容（又叫耦合电容）输出，因此任何漂移的直流缓变分量都不能通过，所以可以使输出的交流信号不受失调电压的任何影响。 3．何谓集成运放的电压传输特性线？根据电压传输特性曲线，可以得到哪些信息？ 答：运算放大器的电压传输特性是指输出电压和输入电压之比。 5．在本实验中，根据输入电路的不同，主要有哪三种输入方式？在实际运用中这三种输入方式都接成何种反馈形式，以实现各种模拟运算？ 答：反相加法运算电路，反相减法运算电路，积分运算电路。都为负反馈形式。 四、实验步骤：

1. 实现两个信号的反相加法运算 实验电路： 输入信号vs1 0.1V，1kHz 0.1V 2. 减法器（差分放大电路） 实验电路： vs1 0 0.1V R′= Rl//R2//RF 输出电压vo 1.01V 2.03V 电阻R'的作用： 作为平衡电阻，以消除平均偏置电流及其漂移造成的运算误差 输入信号vs1 0.1V，1kHz 0 0.1V 共模抑制比 vs1 0 0.1V 0.1V R1=R2、RF=R3 输出电压vo 1.02V 1.03V 0.12mV 850 3. 用积分电路转换方波为三角波 实验电路： 电路中电阻R2的接入是为了抑制由IIO、VIO所造成的积分漂移，从而稳定运放的输出零点。 在t<<τ2（τ2=R2C）的条件下，若vS为常数，则vO与t 将近似成线性关系。因此，当vS为方波信号并满足Tp<<τ2时（Tp为方波半个周期时间），则vO将转变为三角波，且方波的周期越小，三角波的线性越好，但三角波的幅度将随之减小。 根据电路参数求出τ2 ，确定三种情况下的方波信号频率，在坐标系中画出输入和输出波形。 vS方波周期 T=0.1R2C T=R2C T=10R2C T=100R2C vS幅值(峰峰值) vo波形 未测 1.000 1.000 1.000 vo周期 vo幅值(峰峰值) 如下图 如下图 如下图 1ms 10ms 100ms 6.V 10.60V 11.00V ①T=0.1R2C=0.1ms 未测 ②T=R2C=1ms ③T=10R2C=10ms ④T=100R2C=100ms 五、思考题

1、什么是集成运算放大器的电压传输特性？输入方式的改变将如何影响电压传输特性？ 输出电压和输入电压之比为运算放大器的电压传输特性。理想运放开环输入的线形范围（输出输入成比例）很小，所以运放线形应用都在负反馈的情况下，常见电路为电压并联负反馈（反向比例放大器）和电压串联负反馈（同向比例放大器）。开环工作和正反馈工作都是非线形应用，如各种比较电路，这是电路输出状态只有正、负两种状态。 2、集成运算放大器的输入输出成线性关系，输出电压将会无限增大，这话对吗？为什么？ 不会。运放的输入输出电压的线性关系只是在某一个电压范围才有效，超过这个范围就不是线性关系了，当输入电压再增大时候，输出就是一个出现失真的现象，也是通常所说的限幅。 （后附仿真实验）

仿真实验

1、实现两个信号的反相加法运算 输入信号vs1 0.1V，1kHz 0.1V vs1 0 0.1V 输出电压vo 1.00V 2.00V 两种情况下仿真电路分别为： ①vs1=0.1V，vs1=0，由探针的显示的参数V（rms）为输出电压，大小为1.00V ②vs1=0.1V，vs1=0.1V，由探针的显示的参数V（rms）为输出电压，大小为2.00V 2、反相减法运算 输入信号vs1 vs1 输出电压vo 0.1V，1kHz 0 0.1V 共模抑制比 0 0.1V 0.1V 1.00V 1.00V 376μV 2.66*10^4 ①vs1=0.1V，vs1=0V ②vs1=0V，vs1=0.1V ③vs1=0.1V，vs1=0.1V

3、用积分电路将方波转换为三角波 vS方波周期 T=0.1R2C T=R2C T=10R2C vS幅值（峰值） vo波形 1.000 如下图 1.000（峰值） 如下图 1.000（峰值） 如下图 vo周期 0.100ms 1ms 10ms vo幅值（峰值） 515mV 4.91V 13.5V ①T=0.1R2C，方波频率为10KHz ②T=R2C，方波频率为1KHz ③T=10R2C，方波频率为0.1KHz