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 实验日期          节次        教师签字           成绩       

实验名称:集成运放参数测试

1.实验目的

1．通过对集成运算放大器uA741参数的测试，了解集成运算放大器的主要参数及意义

2．掌握运算放大器主要参数的简易测试方法。

2.总体设计方案或技术路线

1．输入失调电压：

理想运算放大器，当输入信号为零时其输出也为零。但在真实的集成电路器件中，由于输入级的差动放大电路总会存在一些不对称的现象，使得输入为零时，输出不为零。这种输入为零而输出不为零的现象称为失调，为讨论方便，人们将由于器件内部的不对称所造成的失调现象，看成是由于外部存在一个误差电压而造成，这个外部的误差电压叫做输入失调电压，记作UIO。

输入失调电压在数值上等于输入为零时的输出电压除以运算放大器的开环电压放大倍数：

式中：UIO — 输入失调电压       Uoo— 输入为零时的输出电压值

Aud — 运算放大器的开环电压放大倍数

本次实验采用的失调电压测试电路如图1所示。测量此时的输出电压UO1即为输出失调电压，则输入失调电压

实际测出的UO1可能为正，也可能为负，高质量的运算放大器UIO一般在1mV以下。

测试中应注意：

① 将运放调零端开路；

② 要求电阻R₁和R₂，R₃和R_F的阻值精确配对。

2．输入失调电流IIO

当输入信号为的零时，运放两个输入端的输入偏置电流之差称为输入失调电流，记为IIO。

式中：IB1，IB2分别是运算放大器两个输入端的输入偏置电流。

输入失调电流的大小反映了运放内部差动输入级的两个晶体管的失配度，由于IB1，IB2本身的数值已很小（uA或nA级），因此它们的差值通常不是直接测量的，测试电路如图2所示。

在图1基础上将输入电阻RB接入两个输入端的输入电路中，由于RB阻值较大，流经它们的输入电流的差异，将变成输入电压的差异，因此，也会影响输出电压的大小，因此，测出两个电阻RB接入时的输出电压U_O2，从中扣除输入失调电压U_IO的影响（即U_O1），则输入失调电流I_IO为：

一般，I_IO在100nA以下。

测试中应注意：

①将运放调零端开路。   

②两端输入电阻R_B应精确配对。

3．开环差模放大倍数Aud

集成运放在没有外部反馈时的直流差模放大倍数称为开环差模电压放大倍数，用Aud 表示。它定义为开环输出电压U_O与两个差分输入端之间所加差模输入信号U_id 之比：

      或        （dB）

按定义Aud应是信号频率为零时的直流放大倍数，但为了测试方便，通常采用低频正弦交流信号进行测量。由于集成运放的开环电压放大倍数很高，而且在开环情况下U_O的漂移量太大，难以直接进行测量，故一般采用闭环测量方法。Aud的测试方法很多，现采用交、直流同时闭环的测试方法，如图3所示。

被测运放一方面通过R_F、R₁、R₂完成直流闭环，以抑制输出电压漂移；另一方面通过R_F和R_S实现交流闭环，外加信号U_S经R₁、R₂分压，使U_id足够小，以保证运放工作在线性区，同相输入端电阻R₃应与反相输入端电阻R₂相匹配，以减小输入偏置电流影响，电容C为隔直电容。被测运放的开环电压放大倍数为：

    Aud一般约为10⁵（100dB）左右。

测试中应注意：

①被测运放要工作在线性状态。

②输入信号频率应较低，一般用50～100HZ，输出信号幅度应较小，而且无明显失真。

4．共模抑制比KCMR

集成运放的差模电压放大倍数Aud与共模电压放大倍数Auc之比称为共模抑制比，记为KCMR。

    或     

式中：Aud—差模电压放大倍数；Auc—共模电压放大倍数。

共模信号是指加在运算放大器两个输入端上幅值、相位都相等的输入信号，是一种无用的信号。理想运算放大器的输入级是完全对称的，其共模电压放大倍数为零，所以当只输入共模信号时，理想运放的输出信号为零；当输入信号中包含差模信号与共模信号两种成份时，理想运放输出信号中的共模成份为零。但在实际的集成运算放大器中，因为电路结构不可能完全对称，所以其共模电压放大倍数不可能为零，当输入信号中含有共模信号时，其输出信号中必然含有共模信号的成分。输出端共模信号愈小，说明电路对称性愈好，也就是说运放对共模干扰信号的抑制能力愈强。用共模抑制比KCMR来衡量集成运算放大器对共模信号的抑制能力。KCMR愈大，对共模信号的抑制能力越强，抗共模干扰的能力越强。KCMR的测试电路如图4所示。为了便于测试，采用闭环方式。

集成运放工作在闭环状态下的差模电压放大倍数，根据使用的电阻值，用下面公式计算：

使用图4的电路可测得共模输入信号Uic和共模输出信号Uoc，根据测得的Uic、Uoc值用下式计算出共模电压放大倍数：

由A_d和A_c计算得共模抑制比：

测试中应注意：

① R₁与R₂、R₃与R_F之间阻值严格对称。

②输入信号U_ic幅度必须小于集成运放的最大共模输入电压范围U_ICM

3.实验电路图

图1

图2

图3

图4

4. 仪器设备名称、型号

1．模拟电路实验箱

2．信号发生器

3．双踪示波器

4．交流毫伏表

5．数字万用表

6. 集成运算放大器 uA741×1

5.理论分析或仿真分析结果

                    

6.详细实验步骤及实验结果数据记录（包括各仪器、仪表量程及内阻的记录）

1． 测量输入失调电压U_IO

按图1连接实验电路，闭合开关K₁、K₂，用示波器测量输出电压U_O1，并计算U_IO 。记入表1.

U_O1=10.828V

U_IO的计算：

=10.817mv

2. 测量输入失调电流I_IO

实验电路如图2,打开K₁，K₂，用示波器测量U_O2,计算I_IO。记入表1。

U_O2=10.417V

I_IO的计算：

 =4.106nA

3. 测量开环差模电压放大倍数A_ud

按图3连接实验电路，运放输入端加频率50Hz , 峰峰值为750mV的正弦信号作为U_i，用示波器监视输出波形，并测量U_o和U_i,并计算A_ud，记入表1。

U_o= 10.821V                   U_i=820mV

A_ud的计算：

=13209.54

4. 测量共模抑制比K_CMR 

按图4连接实验电路，运放输入端加  f = 100Hz , U_ic 为1.5V的正弦信号，监视输出波形。测量U_oc 和 U_ic,计算A_d 、A_C 及 K_CMR ，记入表1。

U_oc = 10.424V                        U_ic =1.55V

A_d 、A_C 及 K_CMR的计算：

=-100

=6.7252

=14.8694

表1

7.实验结论

实验中所使用uA741芯片各项参数如下：

输入失调电压UIO =10.817mV

输入失调电流IIO =4.106nA

开环差模放大倍数Aud =13209.54

共模抑制比KCMR =14.8694

由参数可以发现，uA741作为一款较老的芯片，各项参数均较一般通用运放要低，其性能较差，在进行其他较精密的电学实验中，应避免使用该芯片。

8.实验中出现的问题及解决对策

实验中测得的数据与仿真结果相差较大，经分析，应是Multisim软件中741运放参数较为理想所致，实际上的实物uA741运算放大器参数要比仿真结果差很多。

解决措施：准确记录实验数据，认真求得参数。

9.本次实验的收获和体会、对电路实验室的意见或建议

在本次试验的测量中加深了对运算放大器各项参数的理解，同时掌握了几种书上未介绍的测试元件参数的方法，对模电这门课程的学习大有帮助。

10．参考文献

《模拟电子技术基础》   王淑娟 蔡惟铮 齐明  高等教育出版社

                                                 教师签字           

第二篇：西北工业大学20xx级数电实验报告一TTL集成逻辑门参数测试

实验一

TTL集成逻辑门参数测试

学 号：

                       姓 名：

                       班 级： 

                        日 期：

一．实验目的

（1）加深了解TTL逻辑门的参数意义。

（2）掌握TTL逻辑门电路的主要参数及测量方法。

（3）认识各种电路及掌握空闲端处理方法。

二．实验设备

数字电路实验箱，

数字双踪示波器，

函数信号发生器，

数字万用表，

74LS00，

电位器。

三．实验内容

1、函数信号发生器A路产生1kHz，0~5V 的方波信号，用数字示波器观察波形    并测量频率/周期、峰峰值： ①方波、②频率、③峰峰值、④偏移

2、测试与非门的功能

   将每一个与非门分别接入电路，即检查与非门。F＝　当输入均为“１” 时，实验箱的指示灯不亮，当其中一个为“０”时，指示灯亮。依次检测每一个与非门电路。

3、用与非门实现与门、或门和异或门

  1F=AB＝　用原有的一个与非门直接接输入Ａ和Ｂ，其输出的接入下     一个与    非门的输入端，另一个输入端悬空。在输出即达到与非门实现与     门的目的。

   2F=A＋B＝　用三个与非门即可实现，一个门输入Ａ信号另一 个输入悬空，一个门输入Ｂ另一个输入悬空；两个输出分别接入下一个门的输入端，接出输出即达到与非门实现或门的目的。

    3Ｆ=A +B＝　用一个A和B输入构成与非门（用两次）将其输出非别再次将A和B输入接下来的两个与非门。再将这两个输出接到下一个与非门的输入端，输出即可到达与非门实现异或门的目的。

四．实验结果

1、F=AB=

2、F=A+B=

3、F=A+B=

五．故障排除

在做非用与非门实现与门中，不管如何改变输入变量灯一直亮，在74LS00 集成电路无故障情况下，最终检测出一根接输入信号的导线断路，替换有问题导线即可。

六．心得体会

这种集成与非门的逻辑器件体积较小，且可以实现多种逻辑电路的连接，很大程度上简化了电路