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实验2.5运算放大器的非线性应用


模拟电子技术实验
实验2.5 运算放大器的非线性应用

一、实验目的
1.掌握RC电路的移相功能和运放非线性的应用。 2.提高综合应用基本电路单元实现功能电路的能力。

二、实验任务
设计一个能产生两列相位差为60°、幅度均为5V的 正尖脉冲输出信号电路,u01、u02波形如图所示。(输入 信号为频率1kHz、幅值为1V的正弦波 )

三、实验设备
模拟电路实验箱(直流电源、二极管、电容、运 放、电阻、电位器)、信号发生器、数字万用表、示 波器、导线。

四、实验原理及步骤
运放非线性运用

在实验2.4运放线性运用1中,我们已运用了运放非 线性运用中过零比较器电路来判断运放好坏。如果我

?

们把反向端的直流输入电源改为正弦波信号,则输 出就得到一个矩形波。 为什么? 对运放非线性运用中滞回比较器电路,我们常用 它作波形变换。如在输入端加一正弦波信号ui,输 出可以得到一个矩形波。但这变换只有在Ui m >Uth 时才能发生,否则uo将始终为UOH或UOL,并且当Uth1 = Uth2 时,u0为对称矩形波。

同样,在运放非线性运用中,广泛运用运放组成 的微分电路来实现对输入ui方波的微分,即当输入方 波T≈10τ(τ=R C)时,输出得到一微分波形。

RC 电路运用

在1.10一阶RC电路的暂态过程实验中,我们知道 对于RC积分电路,当输入信号τ<T<10τ(τ=RC )时, 输出得到一积分波形。我们可用它作移相电路,如 在输入端加一正弦波信号ui,则输出uo就得到一个移 相了的正弦波,其uo 与ui相位差满足? (? ) ? ?arctg(?RC)。 同理,我们在做RC微分电路实验时,当输入方波 T>10τ(τ=RC)时,输出得到一微分波形。

因为题目要求是正的尖脉冲,所以必须削去负半 周,可参照教材等相关资料,完成电路设计。

移相60o的正尖脉冲电路组成
比较器

电 路

uo1′
RC移相﹢比较器

二极管限幅 + (或运放微分) + (或半波线性 整流)
RC微分

uo1″
RC微分

uo1

二极管限幅 + (或半波线性 (或滞回比较器) + (或运放微分) 整流)

uo2 ′ 功能
产生(移相)方波

uo2″
产生尖脉冲

uo2
削去负半周

1 3

注意:移相60o就是360o (一个周期)的 器测量X轴移相达到

1 T( 输入信号周期T=1ms),即将移相 6

1 ,可通过示波 6

60o角度化成0.167ms,通过示波器测出该数据即可。

u01

u02

0.167ms T=1ms

本实验可先将设计电路进行仿真,按功能块分步 调试。通过调节电位器,用示波器定量地两两分别监 测输出u01 ′和u02′、u01″和u02 ″ 、 u01和u02,记录 最终正确的电路图。

步骤:
按设计的正确电路进行实际接线,按功能块逐级 调试。通过调节电位器,用示波器定量地两两分别监 测输出u01 ′和u02 ′ 、u01 ″和u02 ″ 、 u01和u02,在 一个坐标系里,定量记录最终正确的u01 和u02的波形 图和对应的电阻值。

五、实验报告要求
1. 画出正确的设计电路图。简要地写出设计原理。

2.在一个坐标系里,分别定量记录u01和u02 的波形

图及对应的电阻值。
3.根据测试数据,得出结论。完成思考题。

六、注意事项
可用实验2.4运放线性运用1中提到的LM324四运放,但 须注意电源管脚4和11不要接反,否则会烧坏运放。

测量电阻要做到“两断”。

观察u01 、u02波形时,一定要把示波器的CH1、CH2的 零电位扫描基线的位置调为一致。


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