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实验四比例求和运算电路
一、实验目的
1．掌握用集成运算放大器组成比例、求和电路的特点及性能。 2．学会上述电路的测试和分析方法。
二、实验仪器
1. 数字万用表 2. 信号发生器 3. 双踪示波器
其中，模拟电子线路实验箱用到直流稳压电源模块，元器件模组以及“比例求和运算电路”模板。
三、实验原理
（一）、比例运算电路 1．工作原理
a．反相比例运算, 最小输入信号U i min 等条件来选择运算放大器和确定外围电路元件参数。
如下图所示。
RF
R1
100k Ω B
A
10k ΩA
V i Vo
R2
10k Ω
1 输入电压
接地。输出电压
由于虚断，有 I =0
U i 经电阻 R
加到集成运放的反相输入端，其同相输入端经电阻R2
U O 经 R
+
F
接回到反相输入端。通常有：
+
R 2=R1//R F
-+
，则 u =-I
R=0。又因虚短，可得： u =u =0
+ 2
由于 I - =0，则有 i 1 =i f ，可得：
u i u R 1
u u o R F
u o
A uf
RF R1 R1
由此可求得反相比例运算电路的电压放大倍数为：
Ru i ui ii
if .
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反相比例运算电路的输出电阻为： Rof =0
输入电阻为： Rif =R1
b．同相比例运算
RF
R1 10k
Ω
A
100k
Ω
V o
BA V i
R2
10k
Ω
输入电压 U i 接至同相输入端，输出电压 U O 通过电阻 RF仍接到反相输入端。 R2 的阻值应为 R2=R1//R F。
-
+ u
R1
u
o
根据虚短和虚断的特点，可知
I =I =0, 则有
R1 RF
ui
且 u - =u+=ui ，可得：
R1 R1 RF
uo
A
uf
u o u i
1
R F R 1
同相比例运算电路输入电阻为：
R if u i
i i
输出电阻： Rof =0
以上比例运算电路可以是交流运算， 也可以是直流运算。输入信号如果是直流，则需加调零电路。如果是交流信号输入，则输入、输出端要加隔直电容，而调零电路可省略。
（二）求和运算电路
1．反相求和
根据“虚短”、“虚断”的概念
u
i1
u
i 2
R1 R2
uo RF
R
uo
( RF ui1 RF u i 2 ) R1
R 2
当 R =R=R，则 uo
1
2
RF (ui 1 ui 2 )
四、实验内容及步骤
1、.电压跟随电路
实验电路如图 1 所示。按表 1 内容进行实验测量并记录。
.
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理论 计 算：
得到电压放大倍数：
即： Ui=U+=U-=U
图 1 电压跟随器
表 1：电压跟随器 直流输入电压 Vi （v）
-2 -0.5 0 0.5 1
输 出 电 压
Rl=∽
Vo(v)
Rl=5.1k
从实验结果看出基本满足输入等于输出。
2、反相比例电路
理论值：（Ui-U- ） /10K=（U--UO） /100K 且 U+=U-=0故 UO=-10Ui。 实验电路如图 2 所示：
图 2：反向比例放大电路
（ 1）、按表 2 内容进行实验测量并记录 . 表 2: 反相比例放大电路（ 1） 直流输入电压输入 Vi（mv）30 10030010003000
输 出 电 压 理论值 Vo(v)
实测值
误差
（ 2）、按表 3 进行实验测量并记录。
.
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表三：反相比例放大电路（ 2）
测试条件
RL 开路，直流输入信号 Vi 由 0 变为 800mV
被测量
V0
理论估算值 实测值
VAB VR2 VR1
V i =800mV ，RL 由开路变为 5.1K V0L
其中 RL 接于 VO与地之间。表中各项测量值均为 Ui=0 及 Ui=800mV时所得该项 量值之差。
测量结果：从实验数据 1 得出输出与输入相差 -10 倍关系，基本符合理论，实验数据（ 2） 主要验证输入端的虚断与虚短。 3、同相比例放大电路
理论值： Ui/10K= （Ui-UO）/100K 故 UO=11Ui。 实验原理图如下：
图 3：同相比例放大电路
（ 1）、按表 4 和表 5 内容进行实验测量并记录表 4: 同相比例放大电路（ 1）
直流输入电压 Ui （mV）30 理论估算
（mV） 输出电压
Uo（mV） 实测值
误差
100
300
1000
3000
表 5：同相比例放大电路（ 2）
测试条件
RL 无穷，直流输入信号 Vi 由 0 变为 800mV
被测量
V0
理论估算值 实测值
VAB VR2 VR1
V i =800mV ，RL 由开路变为 5.1K
以上验证电路的输入端特性，即虚断与虚短
V0L
4、反相求和放大电路
.
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理论计算： UO=-RF/R*（Ui1+Ui2 ） 实验原理图如下：
实验结果如下：
直流输入电压 Vi1（ V） 直流输入电压 Vi2（ V） 理论值 (V)
输出电压 V0（V）
0.3v 0.2v
-0.3 0.2
5、双端输入求和放大电路
理论值： UO=（1+RF/R1） *R3/ （ R2+R3）*U2-RF/R1*U1实验原理图如下：
实验结果： 直流输入电压 Vi1（ V）
1v
2v 1.8v
0.2v -0.2v
直流输入电压 Vi2（ V） 0.5v 理论值（ V） 输出电压 V0（V）
五、实验小结及感想
1．总结本实验中 5 种运算电路的特点及性能。
电压跟随电路：所测得的输出电压基本上与输入电压相等，实验数据准确，
误差很小。
反向比例放大器，所测数据与理论估算的误差较小，但当电压加到
3V 时，
理论值与实际值不符，原因是运算放大器本身的构造。
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实验四比例求和运算电路实验报告.doc
