实验六 集成运算放大器
一、实验目的
1. 掌握集成运算放大器在线性电路和非线性电路应用中的特点及性能。 2. 学会线性电路和非线性电路的组成及参数测量方法。
二、实验仪器
1．SA5051台式万用表 1台 2．TPE—A3模拟电路实验箱 1台 3．TFG6040 DDS函数信号发生器 1台 4．RIGOL数字示波器 1台
三、预习要求
1. 熟悉集成运算放大器芯片uA741的管脚功能 2. 估算测量表格中的理论值 3. 复习示波器和信号发生器的使用
四、实验原理
集成运算放大器是具有高增益、高输入阻抗的直接耦合放大器。当其外部引入深度负反馈网络时，集成运算放大器工作在线性区域，输出电压Uo与输入电压Ui的运算关系仅取决于外接反馈网络与输入的外接阻抗，而与运算放大器本身无关，可以实现比例、加法、减法等各种运算电路。当其外部为开环或引入正反馈网络时，集成运算放大器工作在非线性区域，输出电压处于正饱和或负饱和值，如比较器、信号产生电路等。
实验采用uA741芯片，右图为芯片管脚图及符号，各管脚功能如下：
18765Ui-Ui+-U04+-UCC+UCCuA741232--反相输入端Ui-； 3--同相输入端Ui+； 7--正电源端+UCC；4--负电源端-UCC；6--输出端U0；1、5—外接调零电位器端；8—空脚
五、实验内容
A．基本内容 1. 反相比例放大电路 实验电路如图6.1所示。
1) 按表6.1内容测试，并记录数据。
RFR110kR210k100kUi-AUo+图6.1 反相比例放大器- 20 -
注意：当输入电压过大，超出线性区域时，比较输出电压的实际值与理论估算值的差别。 表6.1
直流输入电压Ui（mV） 理论估算（mV） 输出电压实际值（mV） Uo 误差 30 100 300 1000 3000 2）反相输入端加入频率为1kHz、峰峰值为200mV的正弦交流信号，用示波器观察输入、输出信号的波形及相位，并测量Uo的峰峰值，记入表6.2。
表6.2
交流输入电压 Ui（mV） 200mV 频率1kHz 2．同相比例放大电路 电路如图6.2所示
按表6.3内容测量，并记录。
UiR110kR210k输出电压Uo 输入、输出波形及相位 RF100k-AUo+ 表6.3
直流输入电压Ui（mV） 理论估算（mV） 输出电压实际值（mV） Uo 误差 3．反相求和放大电路
实验电路如图6.3所示
按表6.4内容进行实验测试，并与预习计算比较。 表6.4 Ui1（V） Ui2（V） UO（V）
图6.2 同相比例放大器30 100 300 1000 3000 Ui1R110kR210kR310kRF100k0.3 0.2 -0.3 0.2 0.7 0.5 Ui2-AUo+图6.3 反相求和放大器- 21 -
4．双端输入求和（减法）放大电路
实验电路如图6.4所示。按表6.5要求测量，并记录。 表6.5 Ui1（V） Ui2（V） UO（V） 1 0.5 2 1.8 0.2 -0.2 Ui1Ui2R210kR3R110kRF100k-+10kAUo图6.4 双端输入求和电路
5．反相积分运算电路
实验电路如图6.5所示。电阻RF的作用是用来补偿偏置电流所产生的失调，减小直流漂移，起稳定直流工作点的作用。
1）输入Ui加入频率1kHz、峰峰值1V的方波信号，用示波器观察输入输出波形，并测量Uo的峰峰值。
2）断开电阻RF，观察输出波形的变化。 6．过零比较器
实验电路如图6.6所示。
1）输入Ui加频率1kHz、峰峰值为2V的正弦波信号，用示波器观察输入、输出波形及相位关系，并测量输出电压Uo的峰峰值。
2）改变输入电压的峰峰值，观察输出电压的变化，说明UZ的作用。
B．设计性内容
UiUiR120kR210kRFC100k0.1uF-AUo+图6.5 反相积分电路-AR±UZUo+图6.6 反相过零比较器设计一运算电路，实现UO= -5Ui1-2Ui2，要求：画出电路图，标出电阻参数，并取值测量。
五、实验报告
1. 总结本实验中5种运算电路的特点及性能。 2. 分析理论计算与实验结果误差的原因。
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实验七 组合逻辑电路设计
一、实验目的
1．熟悉与非门的逻辑功能。
2．学习简单的组合逻辑电路的分析与设计方法，并连接电路验证结果。
二、仪器设备
1．THD —4数字电路实验箱 1 台
2．TFG6040 DDS函数信号发生器 1台 3．RIGOL数字示波器 1台
三、实验原理简述
实验所用的与非门集成电路逻辑器件主要有两种：
1）74LS00（74HC00）：四2输入与非门； 2）74LS20（74HC20）：双四输入与非门。
这两种逻辑器件的管脚及内部结构如下图所示。
12345614UCC131211109814UCC131211109874LS00GND71274LS20GND34567四、预习要求
1．复习有关教材，掌握常用基本门电路的逻辑关系及逻辑代数基本运算法则。
2．设计并画出实验所需的逻辑电路。 3．熟悉THD—4数字电路实验箱的使用。
五、实验内容和步骤
1．测试与非门的逻辑功能，验证“0”电平对与非门的封锁控制作用
将与非门集成芯片连接+5V直流电源。选择芯片中的一个与非门，在其中一个输入端加入1kHz的脉冲信号，用示波器观察，当另一输入端分别接高电平和低电平时，观测输出端波形的变化，从而验证“0”电平对与非门的封锁作用。 2．组合逻辑电路设计
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用与非门实现下面框图中的组合逻辑电路，使之满足输出等于输入的平方关系。要求列出真值表、写出逻辑表达式、画出逻辑电路，并在实验箱上搭接逻辑电路，验证设计结果。图中A1、A2是输入，Q3Q2Q1Q0是输出。
A1 A0
*3．设计1位全加器
（1）用异或门74LS86和与非门实现
（2）用3线-8线二进制译码器74LS138和与非门实现
要求：列出真值表，写出表达式，化出最简表达式，画出逻辑电路图并连接验证结果。 实验所用异或门为74LS86，3线-8线译码器为74LS138，其管脚及内部结构见下图所示。
74LS8614UCC1312111098组合逻辑 电 路
Q3 Q2 Q1 Q0
接发光二极管
161514131211UCCY0Y1Y2Y3Y410Y59Y674LS138
123456GND7A0A1A2S3S2S1Y7GND12345678六、实验报告要求
1、根据实验结果总结与非门的用法和特点。 2、整理实验数据和图形。
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