实验六比例求和运算及其微积分电路
实验六 比例求和运算及微积分电路
实验内容及步骤
1 ．搭接电压跟随器并验证其跟随特性。

U1
UA741CP
3
2
4
76
5
112V VEE
-12V
VCC
VEE
XFG1
XSC1
A
B
Ext Trig
+
+
_
_
+_
R15.1kΩ2
1
仿真图如上
输出输入波形重合,其跟随特性得以验证. 实测数据显示Uo=Ui,验证运放性能良好。

2 ．测量反相比例电路的比例系数。

由图：为反相比例放大，输入电压为10mv，输出电压为100mv，且输出波形与输入波形反相，放大倍数10。

理论值：Uo=-Rf/Ri*Ui=-10Ui，反相比例系数为-10.
实测数据如下：
Uo/mv 10 15 20
Ui/v 0.11 0.165 0.22
分析，Uo与Ui反相，反相比例电路的比例系数为-10.
3 ．测量同相比例放大器的比例系数及上限截止频率。

仿真图如下：
输入输出波形如下
由图：Ui=10mv,Uo=100mv,且输入输出同相，放大系数约为10倍。

实测数据如下：
Ui/mv 10 20 30 40 50 60
Uo/v 0.11 0.22 0.33 0.43 0.545 0.66
Au 11 11 11 10.5 10.9 11
所以实际放大倍数约为11，与理论值接近。

测量截止频率：首先将函数发生器的输入电压幅值调为20mv，此时观察示波器输出约为0.22v，然后调节函数发生器的调频旋钮，随着频率增大，当
Uo=0.22*0.707=0.15554v时，对应电压即为上限截止频率，fh=94.78khz.
4 ．测量反相求和电路的求和特性。

分析：输入Ui1=20mv，Ui2=10mv，输出Uo=2.5v，且输出与输入反相。

理论值：Uo=-（R3/R2*Ui1+R3/R1*Ui2)=-(10*Ui1+10*Ui2)
实验测得：
Ui1/mv 10 20 40 80 160
Ui2/mv 5 10 20 40 80
Uo/v -0.14 -0.27 -0.58 -1.1 -2.4
-0.15 -0.3 -0.6 -1.2 -2.4.
理论值
Uo/v
验证在误差允许的范围内，此电路具有反相求和特性。

5 ．验证双端输入求和电路的运算关系。

输入输出波形：
输入电压Ui2为20mv，Ui1为10mv，输出Uo为100mv。

理论值：Uo=Rf/R1(Ui2-Ui1)=10(Ui2-Ui1)
实验测得：
Ui2/mv 10 20 50 100 200 300
Ui1/mv 5 10 25 50 100 150
Uo/v 0.05 0.1 0.25 0.5 1.0 1.6
0.05 0.1 0.25 0.5 1.0 1.5
理论值
Uo/v
∵实验值Uo与理论值Uo接近，∴双端输入求和电路的运算关系为
Uo=Rf/R1(Ui2-Ui1)
6 ．积分电路
按照图7-8（a ）连接积分电路，检查无误后接通±12V 直流电源。

①取ui = -1V，用示波器观察波形uo ，并测量运放输出电压的正向饱和电压值。

④改变电路的输入信号的频率，观察 ui 和uo 的相位，幅值关系。

仿真如下：①取ui = -1V，
U1
UA741CD
3
2
4
7
65
1
R110kΩR210kΩ
100kΩKey=A
50%C110uF
1
VCC
12V VEE
-12V
VCC
2VEE
XSC1
A
B Ext T rig
+
+_
_
+
_
XFG1
3
0VDD
-1V
VDD
由上图读出运放输出电压的正向饱和电压值为 5v ，此时滑变为50k.. ②取ui = 1V ，测量运放的负向饱和电压值。

读出Ui=1v,Uo=-5V,
③将电路中的积分电容改为 0.1μF，ui 分别输入 1kHz幅值为 2V的方波和正弦信号观察ui 和uo 的大小及相位关系，并记录波形，计算电路的有效积分时间。

当输入正弦信号时，输入输出波形如下：
可看出输入正弦波，经过积分后变成余弦波。

当ui 输入 1kHz幅值为 2V的方波如下，输出为三角波。

输入方波为2v，输出三角波为0.5v，有效积分时间为1ms.
④改变电路的输入信号的频率，观察 ui 和uo 的相位，幅值关系。

f/HZ599 1600 2500 3500.0
Uo/v 1.0 0.4 0.32 0.2
7 ．微分电路
实验电路如图7-8（b ）所示。

①输入正弦波信号， f =500Hz ，有效值为 1V，用示波器观察ui 和uo 的
波形并测量输出电压值。

输入正弦波为1v，输出电压值为3.2v。

②改变正弦波频率（ 20Hz -- 40Hz），观察ui 和uo 的相位、幅值变化情
况并记录。

f=25HZ时，Uo 的幅值为0.2v，Ui与Uo的相位差为90°。

改变正弦波频率，Uo幅值变小了，Ui与Uo的相位差也变小了。

③输入方波， f = 200Hz，U = ±5V，用示波器观察uo 波形。

并重复上述
实验。

实验测的输出尖顶波波形幅值为10.2v，滑动变阻器为11KΩ。

改变频率，幅值会变大。

④输入三角波，f = 200Hz，U = ±2V，用示波器观察uo 波形。

重复上述实验。

由图：输入三角波±2v，输出方波为1.8v。

实验测得Uo为1.9v，滑动变阻器为130Ω。

改变频率，会使输出波形幅值变小。

8 ．积分—微分电路
①输入f = 200Hz，U =±6V的方波信号，用示波器观察u i和u o的波形并记录。

分析：输入电压幅值为6v，输出电压幅值也约为6v。

输入方波，经过积分—微分电路，理论上输出波形应该是方波，可仿真结果并不是方波。

②将 f改为 500Hz，重复上述实验。

分析：输出电压幅值变小了。