實驗九積分與微分電路.doc

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實驗九 積分與微分電路 學(xué)院：信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 專業(yè)：電子信息工程 姓名：劉曉旭 學(xué)號：2011117147 一．實驗?zāi)康? 1．掌握集成運(yùn)算放大器的特點(diǎn)、性能及使用方法。 2．掌握比例求和電路、微積分電路的測試和分析方法。 3．掌握各電路的工作原理和理論計算方法。 二．實驗儀器 1．?dāng)?shù)字萬用表2．直流穩(wěn)壓電源3．雙蹤示波器4．信號發(fā)生器5．交流毫伏表。 三．預(yù)習(xí)要求 1.分析圖 7-8 實驗電路，若輸入正弦波，uo 與ui 的相位差是多少？當(dāng)輸入信號為 100Hz、有 效值為 2V時，uo =? 2.圖 7-8 電路中，若輸入方波，uo 與ui 的相位差？當(dāng)輸入信號為 160Hz幅值為 1V時，輸出 uo =? 3. 擬定實驗步驟，做好記錄表格。 四．實驗原理 集成運(yùn)放可以構(gòu)成積分及微分運(yùn)算電路，如下圖所示： 微積分電路的運(yùn)算關(guān)系為： 五．實驗內(nèi)容： 1.積分電路 按照上圖連接積分電路，檢查無誤后接通+12，-12V直流電源。 （1） 取Ui=-1v，用示波器觀察波形u0，并測量運(yùn)放輸出電壓的正向飽和電壓值。 （2） 取Ui=1V,測量運(yùn)放的負(fù)向飽和電壓值。 （3） 將電路中的積分電容改為改為0.1uF，ui分別輸入1KHz幅值為2v的方波和正弦信 號，觀察ui和uo的大小及相位關(guān)系，并記錄波形，計算電路的有效積分時間。 （4） 改變電路的輸入信號的頻率，觀察ui和uo的相位，幅值關(guān)系。 2. 微分電路 實驗電路如上圖所示。 （1） 輸入正弦波信號，f=500Hz，有效值為1v，用示波器觀察ui和uo的波形并測量輸 出電壓值。 （2） 改變正弦波頻率（20Hz-40Hz），觀察ui和uo的相位，幅值變化情況并記錄。 （3） 輸入方波，f=200Hz,U=5V，用示波器觀察u0波形，并重復(fù)上述實驗。 （4） 輸入三角波，f=200Hz,U=2V，用示波器觀察u0波形，并重復(fù)上述實驗 3.積分-微分電路 實驗電路如圖所示 （1） 輸入f=200Hz,u=6V的方波信號，用示波器觀察ui和uo的波形并記錄。 （2） 將f改為500Hz，重復(fù)上述實驗。 解答： 1. （1）取Ui=-1v，用示波器觀察波形u0，并測量運(yùn)放輸出電壓的正向飽和電壓值 電路仿真圖如下圖所示： 積分電路的運(yùn)算關(guān)系： 可得運(yùn)放輸出電壓的正向飽和電壓值為11.108V。 （2）ui= 1V，測量運(yùn)放的負(fù)向飽和電壓值。 可得運(yùn)放輸出電壓的正向飽和電壓值為11.108V。 (3)將電路中的積分電容改為改為0.1uF，ui分別輸入1KHz幅值為2v的方波和正弦信號， 觀察ui和uo的大小及相位關(guān)系，并記錄波形，計算電路的有效積分時間。 當(dāng)為輸入信號為方波時，輸出為三角波，波形如下圖： 當(dāng)輸入為正弦波時，有積分電路的關(guān)系可知，其電路輸出也為正弦波，波形如下圖所示： 由示波器觀察可知，其輸出波形的幅值比輸入波形要小，相位落后π/4個周期。 有示波器可求得電路的有效積分時間為：0.025s,如下圖所示： 測量上升或者下降的時間即可求出有效積分時間。 （4）改變電路的輸入信號的頻率，觀察ui和uo的相位，幅值關(guān)系。 隨著頻率的增加，Vi與Vo的幅值減小，相位幾乎不變。 2（1）輸入正弦波信號，f=500Hz，有效值為1v，用示波器觀察ui和uo的波形并測量輸 出電壓值。 電路仿真原理圖如下圖所示： 輸入正弦波信號，用示波器觀察輸出電壓波形,如下圖所示： 測得輸出電壓值為：2.22v （2）改變正弦波頻率（20Hz-40Hz），觀察ui和uo的相位，幅值變化情況并記錄。 隨著頻率的增加，Vi與Vo的幅值增大，相位差不變。 (3) 輸入方波，f=200Hz,U=5V，用示波器觀察u0波形，并重復(fù)上述實驗. 在電容前加一個電阻，可起到衰減信號的作用，之后測得的輸出信號波形為： 測得的輸出電壓為14.156V。改變輸入頻率，可得： 隨著輸入頻率增大，其輸出幅值也在增大，相位差不變。 （4） 輸入三角波，f=200Hz,U=2V，用示波器觀察u0波形，并重復(fù)上述實驗。 測得輸出信號的波形為： 輸出電壓值為1.6v。改變輸入頻率，可得： 有圖可知，隨著輸入頻率的增加，輸出波形的幅值也在隨之增加，但相位差不變。 3積分——微分電路 電路仿真圖如下所示： （1） 輸入f=200Hz,u=6V的方波信號，用示波器觀察ui和uo的波形并記錄。 測得輸出波形如下圖所示： （2）將f改為500Hz時，輸出波形為： 由上圖可知，該積分微分電路能大致恢復(fù)原始輸入信號。