2.4.1

=====WORD完整----可輯---專資分=====集成運(yùn)算大器實(shí)驗(yàn)報(bào)比例、減運(yùn)算電路計(jì)與實(shí)由運(yùn)放構(gòu)成的比例、求和電路，實(shí)際是利用運(yùn)放在線性應(yīng)用時(shí)具有“虛短點(diǎn)通過調(diào)節(jié)電路的負(fù)反饋深度，實(shí)現(xiàn)特定的電路功能。一實(shí)目1掌握常用集成運(yùn)放組成的比例放大電路基本設(shè)計(jì)方法；2掌握各種求和電路的設(shè)計(jì)方法；3熟悉比例放大電路、求和電路的調(diào)試及量方法。二實(shí)儀及用器（1實(shí)驗(yàn)儀器序號(hào)

名稱函數(shù)信號(hào)發(fā)生器數(shù)字示波器數(shù)字萬用表交流毫伏表

型號(hào)

備注（2實(shí)驗(yàn)備用器件序號(hào)

名稱模擬集成運(yùn)放塊電阻

說明LM324見附件

備注三電原集成運(yùn)算放大器，配備很小的幾個(gè)外接電阻，可以構(gòu)成各種比例運(yùn)算電路和求和電路。圖（示出了典型的反相比例運(yùn)算電路據(jù)反饋理和理想運(yùn)放虛短的概念，不難求出輸出輸入電壓之間的關(guān)系為i

RfR

i

2.4.1式中的“”號(hào)說明電路具有倒相的功能，即輸出輸入的相位相反。

時(shí)，f1oi

，電路成為反相器合選擇

RRf

的比值，可以獲得不同比例的放大功能相例運(yùn)算電路的共模輸入電壓很小，帶負(fù)載能力很強(qiáng)，不足之處是它的輸入電阻RRi

，其值不夠高。為了保證電路的運(yùn)算精度，除了設(shè)計(jì)時(shí)要選擇高精度運(yùn)放外，還要選擇穩(wěn)定性好的電阻器，而且電阻的值既不能太大、也不能太小，一般在幾十千歐到幾百千歐。為了使電路的結(jié)構(gòu)對(duì)稱，運(yùn)放的反完整版學(xué)習(xí)資料分享----

=====WORD完整----可輯---專資分=====等效輸入電阻應(yīng)等于同相等效輸入電阻，

圖（）中，應(yīng)為

//

f

，電阻稱之為平衡電阻。(a)反相比例運(yùn)算電路

同相比例運(yùn)算電路圖

典型的比例運(yùn)算電路圖（b示出了典型的同相比例運(yùn)算電路。其輸輸入電壓之間的關(guān)系為(1i

RfR

)i

2.4.2由該式知，當(dāng)

R0f

時(shí)，

i

，電路構(gòu)成了同相電壓跟隨器。同相比例運(yùn)算電路的最大特點(diǎn)是輸入電阻很大、輸出電阻很小，常被作為系統(tǒng)電路的緩沖級(jí)或隔離級(jí)。同樣，為了保證電路運(yùn)算精度要擇高精度運(yùn)放和定性好的電阻器且電阻的取值一般在幾十千歐到幾百千歐。為了使電路的結(jié)構(gòu)對(duì)稱，同樣應(yīng)滿足

//

f

。圖（）為典型的反相求和電路，利用疊加原理和線性運(yùn)放電路“虛短念可以求得o

f1

i

f2

)i2

2.4.3當(dāng)滿足

RRR

時(shí)，輸出電壓為

f

()ii

2.4.4實(shí)現(xiàn)比例求和功能。當(dāng)滿足f2)i1i

時(shí)，輸出壓為

2.4.5實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)信號(hào)的相加運(yùn)算。電路同樣要求

////2

f

。該電路的性能特點(diǎn)與反相運(yùn)算電路相同。完整版學(xué)習(xí)資料分享----

=====WORD完整----可輯---專資分=====(a)反相求和運(yùn)算電路同相求和運(yùn)算電路典型的求和運(yùn)算電路圖同理，對(duì)于圖（）所示的同相求和電路，當(dāng)電路滿////12得到輸出電壓為

f

的條件下，可以

RfR

i

RfR

i2

2.4.6當(dāng)

1

f

時(shí)i1i同相求和電路的特點(diǎn)、設(shè)計(jì)思路與同相比例運(yùn)算電路類似。

2.4.7圖2.4.5（）單運(yùn)放法電路，利用疊加原理和線性運(yùn)放電路“虛短念且////1f2

時(shí)，可以求得

RfR

i

RfR

i2

2.4.8(a)單運(yùn)放減法運(yùn)算電路圖

雙運(yùn)放減法運(yùn)算電路典型的減法運(yùn)算電路當(dāng)

R2

f

時(shí)ii實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)信號(hào)的減法運(yùn)算。

2.4.9圖（）為雙運(yùn)放減法電路。大家可以自行分析，電路應(yīng)該滿足什么條件，才能夠?qū)崿F(xiàn)i1i2

的功能。四設(shè)任【v1、參考輸信】完整版學(xué)習(xí)資料分享----

=====WORD完整----可輯---專資分=====1設(shè)計(jì)一個(gè)反相比例放大電路，要求放大數(shù)；2設(shè)計(jì)一個(gè)放大倍數(shù)為11的相例放大電路；3設(shè)計(jì)一個(gè)反相求和電路，實(shí)現(xiàn)1

功能；4設(shè)計(jì)一個(gè)求和電路，完成

；5設(shè)計(jì)一個(gè)求和電路，要求

；6設(shè)計(jì)能夠?qū)崿F(xiàn)五實(shí)要1實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備（1電路設(shè)計(jì)

0.5i

的電路。

0°

68kΩ

0°

根據(jù)理論和上述任務(wù)要求，自行設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)電路，計(jì)算出電路中各個(gè)元件的參數(shù)。（2用Multisim仿軟件進(jìn)行仿真。選擇一組輸入電壓。用虛擬儀器測(cè)量：輸入電壓、輸出電壓的幅值，填入自行設(shè)計(jì)的表格內(nèi)。驗(yàn)證上述理論設(shè)計(jì)的正確性，并與理論計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較。完整版學(xué)習(xí)資料分享----

=====WORD完整----可輯---專資分=====（3測(cè)試方案的設(shè)計(jì)自擬實(shí)驗(yàn)步驟、方法。2實(shí)驗(yàn)任務(wù)（1檢查實(shí)驗(yàn)儀器；檢測(cè)器件和導(dǎo)線；（2根據(jù)自行設(shè)計(jì)的電路圖選擇實(shí)驗(yàn)器件；（3根據(jù)自行設(shè)計(jì)的電路圖插接電路；（4根據(jù)自行設(shè)計(jì)的測(cè)試方案；選擇仿真時(shí)的一組輸入電壓值。在輸入端加輸入信號(hào)，測(cè)量輸入、輸出信號(hào)的幅值并記錄，并與仿真結(jié)果、估算結(jié)果比較；完整版學(xué)習(xí)資料分享----

=====WORD完整----可輯---專資分=====3實(shí)驗(yàn)后的總結(jié)（1根據(jù)設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)及實(shí)驗(yàn)記錄總結(jié)實(shí)驗(yàn)體會(huì)。（2分析誤差產(chǎn)生的原因。六思題1反相求和電路與反相比例放大電路在電結(jié)構(gòu)和函數(shù)運(yùn)算式上有何異同之處？2同相求和電路和同相比例放大電路在電結(jié)構(gòu)和比例系數(shù)上有何異同？3估算值、仿真值、測(cè)量值三者相同嗎？不相同分析產(chǎn)生誤差的原因。七實(shí)報(bào)要1畫出實(shí)驗(yàn)電路，整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；2將實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論計(jì)算值比較，分析產(chǎn)誤差的原因。積分、微電路的計(jì)與驗(yàn)一實(shí)目了由集成運(yùn)放組成的積分運(yùn)算、微分運(yùn)算電路的基本運(yùn)算關(guān)系；掌積分運(yùn)算、微分運(yùn)算電路的設(shè)計(jì)方法；熟積分運(yùn)算、微分運(yùn)算電路的調(diào)試及測(cè)量方法。二實(shí)儀及用器（1實(shí)驗(yàn)儀器完整版學(xué)習(xí)資料分享----

=====WORD完整----可輯---專資分=====序號(hào)

名稱函數(shù)信號(hào)發(fā)生器數(shù)字示波器數(shù)字萬用表交流毫伏表

型號(hào)

備注（）實(shí)驗(yàn)備用器件序號(hào)名稱模擬集成運(yùn)放塊電阻電容三電原積分運(yùn)算的典型形式為i

說明LM324見附件見附件

備注

2.4.10利用電容兩端的電壓和流過電容的電流關(guān)系，可以得到如圖2.4.6（）所示積分電路。圖中o

1

t0

dtio

2.4.11式中

(0)

為

t

時(shí)電容上的初始電壓。根據(jù)式（），當(dāng)

i

為不同形式的信號(hào)時(shí)，就會(huì)得到不同形式的輸出電壓。o如：當(dāng)輸入信號(hào)

i

，即為直流恒壓的情況下，輸出電壓為

RC

2.4.12工作波形如圖（b）所示。（）（b）（）圖

積分運(yùn)算電路及其工作波形當(dāng)輸入信號(hào)

i

是幅度為

V

的方波時(shí)，則在運(yùn)放為非飽和的情況下，輸出電壓將變?yōu)槿遣ǎ妶D（）所示。大家可以自行分析輸出電壓的振幅V

om

。同理，當(dāng)輸入信號(hào)正弦信號(hào)時(shí)，在正弦穩(wěn)態(tài)情況下，輸出信號(hào)將為同頻率的余弦波，即實(shí)現(xiàn)了超前相移90o的能。完整版學(xué)習(xí)資料分享----

11=====WORD完整----可輯---專資分=====11由于微分運(yùn)算與積分運(yùn)算呈現(xiàn)對(duì)偶關(guān)系，所以將積分電路中的電阻、電容對(duì)調(diào)，既可以實(shí)現(xiàn)微分功能。微分電路如圖2.4.7所。輸出、輸入的關(guān)系為

idt

2.4.12圖微分電路對(duì)于微分電路，通常應(yīng)該滿足

RC

實(shí)際微分電路圖的條件，其中T為入信號(hào)的周期。在實(shí)際電路中，為了解決直流漂移和高頻噪聲等問題，通常情況下在支路中串接一個(gè)電阻R，R支兩端并接一個(gè)電容C。如圖2.4.8所示。四設(shè)任1設(shè)計(jì)能夠?qū)?kHz峰—峰值為負(fù)半周對(duì)稱的方波轉(zhuǎn)換為三角波的積分運(yùn)算電路；2設(shè)計(jì)能夠?qū)?kHz矩形波轉(zhuǎn)換為尖峰脈沖波的電路；五實(shí)要1實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備（1電路設(shè)計(jì)VCC12V

XSC1R1

ExtTrigXFG1

10kΩ

+_U1A

+

_

+

_R2

10kΩ

-12V

LM324NVEEC11μF根據(jù)理論和上述設(shè)計(jì)任務(wù)要求，自行設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)電路，計(jì)算出電路中各個(gè)元件的參數(shù)。（2用Multisim仿軟件進(jìn)行仿真。A）當(dāng)輸入信號(hào)的幅度為2V、頻率為正負(fù)半周對(duì)稱的方波的情況下，用虛擬示波器完整版學(xué)習(xí)資料分享----

=====WORD完整----可輯---專資分=====觀察積分運(yùn)算電路的輸入、輸出信號(hào)波形，并記錄其峰值和相位，填入自行設(shè)計(jì)的表格內(nèi)。B）輸入信號(hào)的峰峰值為、率分別為、500Hz1000Hz弦波的情況下，用虛擬示波器觀察積分運(yùn)算電路的輸入、輸出信號(hào)波形，并記錄其峰值和相位，填入自行設(shè)計(jì)的表內(nèi)。C）輸入信號(hào)的幅度為5V、頻率為形波的情況下，用虛擬示波器觀察微分運(yùn)算電路輸入、輸出信號(hào)波形，并記錄其峰值和相位，填入自行設(shè)計(jì)的表格內(nèi)。D）輸信號(hào)的幅度為V、頻率分別為200Hz正波的情況下，用虛擬示波器觀察微分運(yùn)算電路輸入、輸出信號(hào)波形，并記錄其峰值和相位，填入自行設(shè)計(jì)的表格內(nèi)。完整版學(xué)習(xí)資料分享----

=====WORD完整----可輯---專資分=====（3測(cè)試方案的設(shè)計(jì)自擬實(shí)驗(yàn)步驟、方法及測(cè)試表格。2實(shí)驗(yàn)任務(wù)（1檢查實(shí)驗(yàn)儀器；檢測(cè)器件和導(dǎo)線；（2根據(jù)自行設(shè)計(jì)的電路圖選擇實(shí)驗(yàn)器件；（3根據(jù)自行設(shè)計(jì)的電路圖插接電路；（4根據(jù)自行設(shè)計(jì)的測(cè)試方案，完成下述實(shí)驗(yàn)任務(wù)表格】A）當(dāng)輸入信號(hào)的幅度為2V、頻率為正負(fù)半周對(duì)稱的方波的情況下，用示波器觀察積分運(yùn)算電路的輸入、輸出信號(hào)波形，并記錄其峰值和相位，填入自行設(shè)計(jì)的表格內(nèi)，并與仿結(jié)果、估算結(jié)果進(jìn)行比較。B）輸入信號(hào)的峰峰值為、率分別為、500Hz1000Hz弦波的情況下，用示波器觀察積分運(yùn)算電路的輸入、輸出信號(hào)波形，并記錄其峰值和相位，填入自行設(shè)計(jì)的表格內(nèi)并與仿真結(jié)果、估算結(jié)果進(jìn)行比較。C）輸入信號(hào)的幅度為5V、頻率為形波的情況下，用示波器觀察微分運(yùn)算電路輸入、輸出信號(hào)波形，并記錄其峰值和相位，填入自行設(shè)計(jì)的表格內(nèi)，并與仿真結(jié)果、估算結(jié)果行比較。D）輸信號(hào)的幅度為V、頻率分別為200Hz正波的情況下，用示波器觀察微分運(yùn)算電路輸入、輸出信號(hào)波形，并記錄其峰值和相位，填入自行設(shè)計(jì)的表格內(nèi)，并與真結(jié)果、估算結(jié)果進(jìn)行比較。完整版學(xué)習(xí)資料分享----

=====WORD完整----可輯---專資分=====完整版學(xué)習(xí)資料分享----

=====WORD完整----可輯---專資分=====3實(shí)驗(yàn)后的總結(jié)（1根據(jù)設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)及實(shí)驗(yàn)記錄總結(jié)實(shí)驗(yàn)體會(huì)。（2分析誤差產(chǎn)生的原因。六思題1有源積分電路和無源積分電路的主要區(qū)？2積分電路可以將方波轉(zhuǎn)換為三角波，那當(dāng)改變方波的頻率時(shí)，三角波會(huì)發(fā)生何種變化？當(dāng)改變方波的峰值時(shí)，三角波又有何種變化？3在向積分器輸入正弦波時(shí)，若逐漸增加入信號(hào)的頻率，輸出信號(hào)將如何變化？4在向微分器輸入正弦波時(shí)，若逐漸增加入信號(hào)的頻率，輸出信號(hào)將如何變化？七實(shí)報(bào)要畫自行設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)電路，整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；將驗(yàn)結(jié)果與理論計(jì)算值比較，分析產(chǎn)生誤差的原因。非正弦波發(fā)生電的設(shè)與實(shí)驗(yàn)完整版學(xué)習(xí)資料分享----

=====WORD完整----可輯---專資分=====一實(shí)目了由集成運(yùn)放組成波形發(fā)生器的電路結(jié)構(gòu)；掌非正弦波發(fā)生電路的基本設(shè)計(jì)、分析和調(diào)試方法；進(jìn)步理解非正弦波發(fā)生器的基本性能特點(diǎn)；4全面掌握波形發(fā)生電路理論設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)整相結(jié)合的設(shè)計(jì)方法。二實(shí)儀及用器（1實(shí)驗(yàn)儀器序號(hào)

名稱函數(shù)信號(hào)發(fā)生器數(shù)字示波器數(shù)字萬用表交流毫伏表

型號(hào)

備注（2實(shí)驗(yàn)備用器件序號(hào)

名稱模擬集成運(yùn)放塊二極管穩(wěn)壓二極管電位器電阻電容

說明LM3241N4148見附件見附件見附件

備注三電原非正弦波主要有方波、三角波、矩形波及鋸齒波。它主要是利用積分電路可以將方波轉(zhuǎn)換為三角波、電壓比較器可以將三角波轉(zhuǎn)換為方波這樣一些功能來實(shí)現(xiàn)的。因此非正弦波發(fā)生器的路主要由電壓比較器、積分器以及反饋環(huán)節(jié)組成。電路框圖如圖4.3.1所。1方發(fā)器簡單的方波發(fā)生器電路如圖示由反相滯回電壓比較器和積分電路共同構(gòu)成。利用一階RC路的三要素法可以求得方波的振蕩周期為圖非正弦波發(fā)生器電路組成框圖22RC1R

)

2.4.13完整版學(xué)習(xí)資料分享----

34WHaHL=====WORD完整----可輯---專資分=====34WHaHL圖

簡單的方波發(fā)生器電路

圖2.4.11圖電路的工作波形圖電的作波形如圖所示。2占比調(diào)的形發(fā)器在方波發(fā)生器的負(fù)反饋支中接一個(gè)由二極管DD和位器R構(gòu)的電路，可以構(gòu)成占空比可調(diào)的矩形波發(fā)生器路如圖2.4.12所是利用電位器

R

的滑動(dòng)端和二極管的單向?qū)щ娦裕淖冸娙莸某洹⒎烹姇r(shí)間常數(shù)，可以改變占空比，從而得到占空比可調(diào)的矩形波。以證明矩形波的高電平持續(xù)時(shí)間為圖

占空比可調(diào)的矩形波發(fā)生器2RTR)Cln(112矩形波的低電平持續(xù)時(shí)間為

)

2.4.14TR)CL

2R12

)

2.4.15RRR其中a矩形波的周期為

2RT(2R)Cln(12

)

2.4.16占空比

THaT2R

0

0

2.4.173方、角波生完整版學(xué)習(xí)資料分享----

2111111111=====WORD完整----可輯---專資分=====2111111111常見的三角波、方波發(fā)生器的原理電路如圖2.4.13所。運(yùn)放A、RC構(gòu)成反相積分器，將滯回電壓比較器A輸?shù)姆讲ㄞD(zhuǎn)換成三角波三角波的峰值電壓就是比較器門限電壓穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)定電壓值為，其正向?qū)▔航禐閆

()

，則當(dāng)A的出為電平V時(shí)01電容C將充電，輸出電壓

o

下降。此時(shí)A同輸入端的電壓為R112

o

2.4.18當(dāng)輸出電壓

o

下降到使A的相端電壓

1

，即

R2RRR212

0

時(shí)，A的輸出

01

反轉(zhuǎn)為低電平

Z

，電容將反向充電，輸出壓

o

增大，A同輸入端的電壓為RV1RRRR12

2.4.19當(dāng)輸出電壓

o

增大到使

01

，即

R112

o

0

時(shí)，A的出

01

再次反轉(zhuǎn)為高電平

VZ

。以上過程周而復(fù)始，得到方和三角波，圖2.4.14所。01圖三角波、方波發(fā)生器的原理電路

圖

圖4.3.5工作波形分別令式（2.4.19）為零可以求得翻轉(zhuǎn)電輸出三角波電壓的幅為V

RR

V

2.4.20據(jù)此可以推得方波、三角波的周期T為R4R

2.4.214鋸波生器與占空比可調(diào)的矩形波相似，利用二極管的單向?qū)щ娦愿淖兎e分電容的充放電時(shí)間常數(shù)，就可以得到鋸齒波發(fā)生器。如圖2.4.15所。完整版學(xué)習(xí)資料分享----

=====WORD完整----可輯---專資分=====圖鋸齒波發(fā)生器可以證明，鋸齒波的上升時(shí)間為R2(R)1R下降時(shí)間為R4(R)R波形周期為T2(2)12

2.4.222.4.232.4.24四設(shè)任1設(shè)計(jì)一個(gè)用集成運(yùn)放構(gòu)成的方波發(fā)生器并滿足一下設(shè)計(jì)要求：輸出電壓幅值為6V，頻率為～范圍內(nèi)可調(diào)；2設(shè)計(jì)一個(gè)用集成運(yùn)放構(gòu)成的占空比可調(diào)矩形波發(fā)生器，并滿足以下設(shè)計(jì)要求：振蕩頻率從范圍～范內(nèi)可調(diào)；輸出電壓幅值為；空比在～80)％之間可調(diào)；3設(shè)計(jì)一個(gè)用集成運(yùn)放構(gòu)成的方波、三角發(fā)生器，并滿足一下設(shè)計(jì)要求振蕩頻率從范圍500Hz～1kHz范內(nèi)可調(diào)；輸出電壓幅值為6V；4設(shè)計(jì)一個(gè)用集成運(yùn)放構(gòu)成的鋸齒波發(fā)生，并滿足一下設(shè)計(jì)要求振蕩頻率從范圍500Hz范內(nèi)可調(diào)；占空比D在(40～80)之間可調(diào)；輸出鋸齒波電壓的幅值調(diào)節(jié)范圍～；五實(shí)要1實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備（1電路設(shè)計(jì)根據(jù)理論和上述設(shè)計(jì)任務(wù)要求，自行設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)電路，計(jì)算出電路中各個(gè)元件的參數(shù)。完整版學(xué)習(xí)資料分享----

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