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东南大学模电实验报告 实验一 运算放大器的基本应用( 二 )


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而当RL=220时 , 则最大不失真输出电压为 , 考虑运放的最大输出电 。

8、流为30mA ,实验结果与理论值相符合 。
,负载上的最大电压为1、内容二: (1)设计一个同相输入比例运算电路 , 放大倍数为21 , (由于从实验中心网站下错实验讲义 , 我下的16年的讲义要求放大倍数为21 , 后来做完实验才得知17年的讲义要求放大倍数为11 , 姑且为21)且 RF=100 k 。
输入信号保持Ui 不变 , 改变输入信号的频率 , 在输出不失真的情况下 , 测出上限频率fH并记录此时的输入输出波形 , 测量两者的相位差 , 并做简单分析 。
(a)同相输入比例运算电路设计 上图中电源电压15V , R1=10k , RF=200 k , RL100 k , RP10k V (c)实验结果分析: 由于输出信号近似为三角波 , 所以dUO 。

9、/dt的计算就近似用电压差值处以半周期(s)的时间 。
理论值为 , 计算结果为S , 在理论的范围内 , 符合理论 。
(4)R改为10 k , 自己计算R的阻值 , 重复内容二(1)(2) 。
列表比较前后两组数据PF的差别 , 从反相比例放大器增益计算、增益带宽积等角度对之进行分析 。
并总结在高频应用中该如何综合考虑增益带宽积和转换速率对电路性能的影响 。
1 重复(1): 保持Vi不变 , 改变输入信号的频率 , 在输出不失真的情况下 , 测f并记录此时的输入输出波形 , 测量两者的相位差 , 并做简单分析 。
出上限频率 H(a) 上限频率的测量 逐渐增加输入信号的频率 , 当输入信号频率为415KHZ时 , 达到上限频率 , 波形如下如: (b)实验数据 。

10、整理 取值RF)k( f上限频率H (KHz)相位差 t(s) T(s)=t/T360o 10 100 48)实验结果分析:(cRF=10k,理论放大倍数降为2, 由于增益带宽积为一定值 , 故增益倍数下降会使上限频率增大 , 本实验测量值 , 相比RF=10K的上限频率,明显增大 , 符合理论分析;相位差也发生较大变化 , 运放对于输出电压的相位影响会越来越大 。
2 重复(2): (a)实验数据获取: 当输入的双极性方波信号的频率为130KHZ , 电压值为 1VPP时 , 输出波形刚好是三角波 , 此时的输入输出波形如下: (b)实验数据处理 频率 输入信号V 输出信号V dU/dt OOPPiPP 130KHz1 V。

11、(c)实验结果分析: 由于输出信号近似为三角波 , 所以dUO/dt的计算就近似用电压差值处以半周期的时间 。
理论值为 , 但测量值为 , 在理论的变化范围内 , 实验值合理 。
3 总结在高频应用中该如何综合考虑增益带宽积和转换速率对电路性能的影响: 在一定的转换速率下 , 频率越高 , 对输出信号的影响越明显 , 在高频输入信号的情况下输出信号会严重失真 。
在高频下应该选用增益带宽积更高的运放 , 以防止由于高频带来的信号失真 。
3. 内容三: 设计电路满足以下加法运算关系(预习时设计好电路图 , 并用Multisim 软件仿真) : Uo=-2Ui1+3Ui2 Ui1接入方波信号 , 方波信号从示波器的校准信号获取(模拟示波器Ui 。

12、1为1KHz、1V(峰峰值)的方波信号 , 数字示波器Ui1为1KHz、5V(峰峰值)的方波信号) , Ui2接入5kHz , (峰峰值)的正弦信号 , 用示波器观察输出电压Uo的波形 , 画出波形图并与理论值比较 。
实验中如波形不稳定 , 可微调Ui2的频率 。
(1)加法运算电路设计 (a)仿真原理图 (b)参数选择计算 本次实验值使用了一个运放 , 利用运放同向端与反相端实现减法 。
对于反相端输入 , 根UO=-RF/R1*Ui的信号 , 其单独作用时 , 电路结构为一反相输入比例运算电路 , 由据题目给出的系数 , 可取RF(即为图中的R4)值为200 k;
对于反相端输入的信号 , 其单独作用时 , 电路结构为一同相输入比例运算电路 , 许多电路用分 。

13、压器对Ui进行分压后输到反相端 , 此处由公式知 , 不必对Ui进行分压 , 选取一个合适的阻值作为平衡电阻即可 , 取R3=200 K. (c)仿真结果 (d)实验结果分析: 本实验电路实际上为一个加法电路 , 运用两个运放实现 , 由于正弦波的频率为5kHz , 方波输出电压为1kHz在一个方波周期内应该出现五个周期的正弦波形 , 从实验所得波形可知波形正确 , 由于方波被反相放大 , 从图像上也可读得输出波形的相位与输入的方波相位相差180 , 与理论相符 。
四、实验体会: 本次实验 , 由于实验室的设备大部分都更新了 , 新的设备不仅使实验的操作更加数字化 , 实验的数据更加准确 , 最欣喜的一点使新的数字示波器能够将波形图截屏自动存到U盘中 , 准确又方便地保存实验结果 。


来源:(未知)

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标题:东南大学模电实验报告 实验一 运算放大器的基本应用( 二 )


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