东南大学电工电子实验中心。
实验报告。课程名称：电子电路实践。
第二次实验。
实验名称：模拟运算放大电路（二）
院（系）：电气工程专业：电气工程及自动化。
姓名： 学号：
实验室 实验时间：2023年10月30日。
评定成绩：审阅教师：
实验二模拟运算放大电路（二）
一、实验目的：
1、 掌握运算放大器实现信号积分和电流电压转换功能电路的基本设计和调试方法；
2、 掌握精密半波整流和精密全波整流电路的电路组成、电路原理、参数设计和调试方法；
3、 了解运算放大器实际器件参数对积分电路、电流电压转化电路、精密整流电路性能的影响。
二、实验原理。
1、积分电路：运用下图所示电路，可构成运放积分电路，r2为分流电阻，用于稳定直流增益，以避免直流失调电压在积分周期内的积累导致运放饱和，一般取r2=10r1.输出电压与输入电压呈积分关系。
2、精密整流电路：利用二极管的单向导电性，可以组成半波及全波整流电路。但由于二极管存在正向导通压降、死去压降、非线性伏安特性及其温度漂移，故当用于对弱信号进行整流时，必将引起明显的误差，甚至无法正常整流。
如果将二极管与运放结合起来，将二极管至于运放的负反馈回路中，则可将上述二极管的非线性及其温漂等影响降低至可以忽略的程度，从而实现对弱小信号的精密整流或线性整流。
三、预习思考题。
1、 根据29页实验内容1的指标要求设计电路并确定元件参数。
a） 设计原理图。
b） 设计过程。
选取r1=1 kω,c=1uf，r3=100 kω，r2=1 kω，r4=10 kω。
2、 在积分器实验中，若信号源提供不出平均值为零的方波，能否通过耦合电容隔直流？若能的话，电容量怎样取？
答：可以，选取较大的电容，电容通交流阻直流，可阻碍其直流成分。
3、 对于29页实验内容2试根据数据手册中的相关参数计算。
imax=a)当r1=1 kω，rl分别为1kω和10kω时最大允许输出电流值为多少。
rl=1kω imax≤7 ma
rl=10kωimax≤1.27 ma
b)当r1=100ω，rl分别为100ω和1kω时最大允许输出电流值为多少。
rl=100ω imax≤70 ma
rl=1kω imax≤12.7ma
c)当r1=1 kω、rl为1 kω，输入电压vi为0.5v、1v和3v时，计算负载电阻rl的取值范围。
vi=0.5 vrl≤ 27 k
vi=1v rl≤ 13 k
vi=3v rl≤ 3.7 k
4、 设运算放大器为双电源供电，最大输出电压为±vom，试根据精密全波整流电路的原理，推导图10-2的传输特性曲线，写出推导过程并画出传输特性曲线。
答：当输入vi>0时，二极管d1导通，d2截止，故v0l=vn=vi，运放a2为差分输入放大器，由叠加原理知v0=-2r/2r*vi=-vi+2*vi=vi。当输入vi<0时，二极管d2导通，d1截止，此时，运放a1为同相比例放大器，v0l=vi(1+r/r)=2vi,同样由叠加原理可得运放a2的输出为v0=v0l(-2r/r)+vi(1+2r/r)=-vi,故最后可将输出电压表示为。
画出传输特性曲线为：
四、实验内容。
1、 试用μa741设计一个满足下列要求的基本积分电路：输入为vipp=1v、f=10khz的方波（占空比为50%）。设计r、c值，测量积分输出电压波形；改变f值观察vo波形变化，并找出当f接近什么值的时候，电路近似一个反相比例运算电路。
积分电路图。
设计基础：输出电压。
当f<当f>>fc时，电路起积分器作用。
为使由输入偏置电流引起的输出失调减至最小，应取rp=r1//rf。
a)元件参数计算：
选取r1=1 kω,c=0.1uf，rf=100 kω，rp=1 kω。
b)设计验证一。
1 输入为vipp=1v、f=10khz的方波（占空比为50%），用示波器观察输入输出波形，记录如下：
1 双踪显示输入输出波形。
2 实验结果分析：
当输入频率逐渐降低时，图像会失真，不再是三角波，会趋向于方波，电路不再具有积分功能，而呈现导通状态。
2、 29页内容2全部实验。
1）用μa741组成一个同相型电压/电流转换电路，完成表中所列数据的测量。
电压/电流转换电路。
其中vcc=±15v，表中要求测量il的值，考虑接电流表的不便，改为测r1的电压，用r1上测得的电压值除以r1就是il的值。
表一vcc=15v ，表二vcc=6v
实验结果分析：
当rl的阻值在一定范围内时，il的大小保持在恒定的值，当rl增大、ui不变时，测量的il变小；而当ui增大，rl不变时，测量的il变小。
3、精密半波整流电路：
i) 依照图10-1所示连接电路，元件参数：r1=r2=10kω，电源电压±10v，二极管为1n4148。
图13 精密半波整流电路。
ii) vi输入一个频率为100hz的正弦交流信号，有效值分别为5v、1v、10mv，用示波器观察输入输出信号波形，用毫伏表测量vo值，对列表记录测量，并对结果进行分析比较。
精密半波整流实验数据列表。
1.精密半波整流输入、输出波形图——有效值为5v
2.精密半波整流输入、输出波形图——有效值为1v
3.精密半波整流输入、输出波形图——有效值为10mv
iii) 用示波器的x-y显示方式测试该电路的电压传输特性，调节vi幅度，找出输出的最大值vomax=9.0v。
精密半波整流电路电压传输特性曲线如上图。
2、 精密全波整流电路。
i) 图10－2的精密全波整流电路和传输特性曲线修正为下图。图中r=10kω，电源电压±10v，二极管为1n4148
精密全波整流实验数据列表。
精密全波整流输入、输出波形图——有效值为5v
精密全波整流输入、输出波形图——有效值为1v
精密全波整流输入、输出波形图——有效值为10mv
精密全波整流电路电压传输特性曲线。
最大vomax = 8.8 v -vomax =-8.0v vomax/2 =4.4vv
实验结果分析：
在输入电压保持在一定范围内，该电路能够做到全波整流，电压高会失真，电压过低图像会不稳定，总的来说能够达到目标。
五：实验思考题。
1、 在图6-1所示基本积分电路中，为了减小积分误差，对运放的开环增益、输入电阻、输入偏置电流及输入失调电流有什么要求？
答：应选用开环增益大，输入电阻大，输入偏置电流小（信号源内阻变化小），输入失调电流小（反映输入级差差分对管的不对称程度）的运放。
2、 根据什么来判断图6-1电路属于积分电路还是反相比例运算电路？
答：根据输入信号频率f与固有频率fc 的比较。fc=1/2πf。当f <
3、 在图6-9所示电压/电流转换电路中，设vom=6v，且vi=1v，r1=1kω，试求满足线性转换所允许的rlmax小于等于多少？
答：，解得rlmax5kω
4、 若将图10-1电路中的两个二极管均反接，试问：电路的工作波形及电压传输特性将会如何变化？
答：将输入的正半周的波形反相同比例输出，负半轴输出为零，电压传输特性则曲线与原来的相对y轴对称。
5、 精密整流电路中的运放工作**性区还是非线性，为什么？
答：线性区。
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