彭耀峰第七周电路实验报告

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1、 1 实验报告 课程名称： 电路与电子技术实验 2 指导老师： 孙盾 成绩：_ 实验名称： 集成运算放大器指标测试 实验类型： 同组学生姓名：_ 一、实验目的和要求（必填） 二、实验内容和原理（必填） 三、主要仪器设备（必填） 四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理 六、实验结果与分析（必填） 七、讨论、心得 一、实验目的 1、加深对集成运算放大器特性和参数的理解； 2、学习集成运算放大器主要性能指标的测试方法 二、实验内容和原理 集成运算放大器是一种高增益的直接耦合放大电路，在理想情况下，集成运放的Aod =、Ri =、VIO =0、 IIO =0、KCMR =。但是实际上并不存在理

2、想的集成运算放大器。为了解实际运放与理想运放的差别，以便正确使用集成运放大器，有必要研究其实际特性，并对其主要指标进行测试。 1、输入失调电压VIO：输入信号为0时，输出端出现的电压折算到同相输入端的数值。电路如图，用万用表测出VO1，由1211OIOVRRRV? ，得出VIO。 2、输入失调电流：是指当输入信号为0时，运放的两个输入端的基极偏置电流之差，反映了运放内部差动输入级两个晶体管的失配度，电路如图，用万用表测出VO2，由 bOOIORRRRVVI)(|21112? 计算得出IIO； 专业：电气1304 姓名：彭耀峰 学号：3130103174 日期：2015.4.21 地点：东3-2

3、11 D1_ D1 2 3、输入偏置电流IIB：为了使运放输入级放大器工作在线性区，所必须输入的一个直流电流，实验电路如图，当S1 断开、S2 闭合时，测得运放输出电压为VO3，当S1闭合、S2断开时，测得运放输出电压为VO4 ，则)(13211OObBNVVRRRRI?， )(-14211OObBPVVRRRRI?，两式相减得 b21143)()(21)(21RRRRVVIIIOOBPBNIB? 4、开环差模电压放大倍数Aod：集成运放的开环差模电压放大倍数Aod可以采用直流信号源进行测量，但为了测试方便，通常采用低频（如几十赫兹以下）交流信号进行测量。具体的测量方法很多，一般采用同时引入直

4、流反馈和交流反馈的测试方法，如图 3 被测运放一方面通过Rf、R1、R2引入直流反馈，以抑制输出电压失调；另一方面，通过Rf引入交流反馈，输入回路中的电阻R1和R2同时又起到对输入交流信号进行分压衰减的作用。同相端接地电阻R3应与反相端所接电阻相匹配，以减小输入偏置电流的影响。开环差模电压增益为 212RRRvvvvAioidood? 但在测试过程中，需要用示波器观察监测波形不发生自激震荡 5、最大不失真输出电压OMAXV：测量电路图与Aod的测试电路相同，实验时，只需改变Vs幅度，并观察Vo是否开始出现削顶失真，从而确定运放在一定电源电压下的最大不失真输出电压幅度OMAXV，实验中也要用示波

5、器监测Vo波形不发生自激震荡，保证运放工作在线性放大区； 6、共模抑制比CMRK的测量：集成运放的共模抑制比是其差模电压放大倍数与共模电压放大倍 数之比的绝对值，即|ocodCMRAAK? ，实验电路如图，icVVAoccd?，即可算出CMRK 7、转换速率SR的测量；转换速率SR反映了集成运放对信号变化速度的适应能力。在大信号条件下，集成运放的输出电压随时间的最大变化率称为转换速率， 即MAXodtdvSR?。若输入信号是前沿陡峭的大幅度方波（峰峰值1V），则由输出波形Vo的过渡区斜率（一般取0.9?OMV0.9?OMV），可得到被测运放的转换速率，如图所示。 12t9.09.0?OMOMV

6、tVSR 4 若测得正向与负向的转换速率不同，则应取其中数值较小者。 三、主要仪器设备 1、运放LM358一只； 2、示波器一台； 3、万用表一个； 4、电工电子实验箱一台； 5、导线若干； 四、操作方法和实验步骤 1、输入失调电压VIO： （1）按照实验电路图连接电路，在连接稳压电源前，用万用表测量输出电压，将稳压电源的地与电路的地相连； （2）用万用表测量Vo1 ，1211OIOVRRRV?； 2、输入失调电流： （1）按照设计的运算电路进行连接； （2）用万用表测量Vo2； （3 ）由bOOIORRRRVVI)(|21112?得出输入失调电流； 3、输入偏置电流IIB： （1）按照设计的

7、运算电路进行连接； （2）用示波器监测输出输出波形，避免输出电压达到饱和以及自激现象； （3）断开S1，闭合S2，用万用表测量输出电压Vo3； （4）闭合S1，断开S2，用万用表测量输出电压Vo4； （5 ）由b21143)()(21)(21RRRRVVIIIOOBPBNIB?得出输入偏置电流 4、开环差模电压放大倍数Aod： （1）按照设计的运算电路进行连接，其中电容C=100F，电阻分别为2K和200K； （2）用示波器监测输出输出波形，避免输出电压达到饱和以及自激现象； （3）输入50Hz，100mVpp的正弦交流电压，用示波器观察输出和输入波形，使运放工作在线性放大区，避免出现自激震荡

8、； （4）读出Vo和Vid ，由212RRRvvvvAioidood?得出Aod； 5、最大不失真输出电压OMAXV： （1）使用测量差模电压放大倍数的电路； （2）输入50Hz，100mVpp的正弦交流电压，用示波器观察输出和输入波形，使运放工作在线性放大区，避免出现自激震荡； 5 （3）不断增大输入电压幅值，当输出波形出现削顶失真时，记录Vo； 6、共模抑制比CMRK： （1）按照设计的实验电路进行连接； （2）静态测试，保证输出入时为零输出； （3）输入50Hz，12Vpp的正弦交流电压，用示波器观察输出和输入波形，使运放工作在线性放大区，避免出现自激震荡； （4）记录输入和输出电压的幅

9、值； （5 ）由icVVAoccd? 和|ocodCMRAAK?得出共模抑制比； 7、转换速率SR： （1）连接转换速率SR的测量电路； （2）静态测试，保证零输入时为零输出； （3）输入5kHz，20Vpp的方波，用示波器观察输出和输入波形，使运放工作在线性放大区，避免出现自激震荡； （4）测量输出电压上升和下降边沿的时间； （5 ）由12t9.09.0?OMOMVtVSR得出转换速率； （6）当二者大小不同时，取较小者； 五、实验数据记录和处理 1、输入失调电压VIO： ；VVO199.0-1? mVVVRRRVOIO97.1)199.0(*510051511211? 2、输入失调电流：

10、；VVO198.0-2? nAARRRRVVIbOOIO95.42000*)510051(51*001.0)(|21112? 3、输入偏置电流IIB： ；VVO202.0-；VVO197.0-4? nAARRRRVVIbOOIB4.122000*)510051(51*005.0*21)(|2121143? 6 4、开环差模电压放大倍数Aod： ；VVO8.1；VVid108.0? 6.1290522002*108.08.13212?RRRvvvvAioidood 5、最大不失真输出电压OMAXV： 7 由以上两张图可知，最大不失真输出电压为VVOMAX2.23? 6、共模抑制比CMRK： 8

11、；mVVOC116? ；VVIC2.12? 009508.02.12116.0ic?VVAoccd 610*357.1009508.06.12905|?ocodCMRAAK 7、转换速率SR： 9 sVsVtVSROM/10*432.274)99(9.0522? sVsVtVSROM/10*5.268)2.88.8(9.051-1? 因此取 六、实验结果与分析 1、LM358芯片中的运算放大器的输入失调电压VIO为1.97mV； 2、LM358芯片中的运算放大器的输入失调电流IIO为4.95nA； 3、LM358芯片中的运算放大器的输入偏置电流IIB为12.4nA； 4、LM358芯片中的运算

12、放大器的开环差模电压放大倍数Aod为12905.6； 5、LM358芯片中的运算放大器的最大不失真输出电压的峰-峰值为23.2V； 6、LM358芯片中的运算放大器的共模抑制比KCMR为1.357*10 6； 7、LM358芯片中的运算放大器的转换速率SR为2.432*10 5V/s； 七、讨论、心得 1、将所测得的数据与典型指标值进行比较。 答：LM358芯片中的运算放大器的转换速率SR标注为0.3V/s，而实际测得的转换速率SR为0.2432V/s。 2、在测试运放的开环差模电压增益时，为什么必须引入直流负反馈？ 答：因为当没有信号输入时，LM358芯片中的运算放大器有输出失调电压。只有通

13、过Rf、R1、R2引入直流负反馈，才能抑制输出电压失调，才能准确测出输出电压的幅值。 3、为什么在输出端必须用示波器监视波形？ sVSR/10*432.25? 10 答：防止运算放大器的输出端产生自激振荡而影响测量。 4、分析实验中遇到的现象 答：在测VO1和VO2时，由于万用表精度的限制，两者的值相差很小，可能会对IIO造成较大的误差。 5、测量开环增益、最大不失真输出、共模抑制比实验中信号的频率不一样是否对实验的结果有影响？ 答：有影响。 集成运算放大器的开环差模电压放大倍数可以采用直流信号源进行测量，但为了测试方便，通常采用低频交流信号进行测量。但若频率太高，则会对实验结果有较大影响。 集成运算放大器的最大不失真输出电压受运算放大器工作频率的限制。随着频率的升高，由于转换速率一定，运算放大器的最大不失真输出电压将减小。 共模抑制比的测量中需要测量集成运算放大器共模电压放大倍数，故频率也应和开环差模电压放大倍数的测量时的频率相一致