《电工学（上册）电工技术》课程教学资源（实验讲义）积分与微分电路

积分与微分电路 、实验目的 1、了解集成运放组成的积分器和微分器的工作原理及电路的基本形式 2、学会用示波器观察和测量积分器和微分器的输出波形、输入波形及相位。 、实验器材 1、低频信号发生器 2、晶体管毫伏表 3、双踪示波器 4、数字万用表 5、运算放大器、电阻等其它元器件 、实验原理 1、积分器: 积分器可以实现对输入信号的积分运算,电路如图1示: 用虚短和虚断的概念及电容两端电压与电流的关系可得: u=-1RC1∫u(t)dt—积分运算 R2为平衡电阻,R2=R1 当输入信号u为一对称方波信号时,输出电压u的波形为一对称的三角波,且 输出电压与输入电压的相位相反,如图2示 图1 2、微分器: 微分器可以实现对输入信号的微分运算,电 路如图3示: 用虚短和虚断的概念及电容两端电压与电流的关系可得 =-1/R3 C2dui/ 微分运算 R4为平衡电阻,R4=R3 当输入信号u为一对称三角波信号时,输出电压u的波形为一对称的方波,且 输出电压与输入电压的相位相反,如图4示

积分与微分电路 一、实验目的： 1、了解集成运放组成的积分器和微分器的工作原理及电路的基本形式； 2、学会用示波器观察和测量积分器和微分器的输出波形、输入波形及相位。 二、实验器材： 1、低频信号发生器 2、晶体管毫伏表 3、双踪示波器 4、数字万用表 5、运算放大器、电阻等其它元器件 三、实验原理： 1、积分器： 积分器可以实现对输入信号的积分运算，电路如图 1 示： 用虚短和虚断的概念及电容两端电压与电流的关系可得： uo=－1/R1C1∫ui(t)dt——积分运算 R2 为平衡电阻，R2=R1 当输入信号 ui 为一对称方波信号时，输出电压 uo 的波形为一对称的三角波，且 输出电压与输入电压的相位相反，如图 2 示。 2、微分器： 微分器可以实现对输入信号的微分运算，电 路如图 3 示： 用虚短和虚断的概念及电容两端电压与电流的关系可得： uo=－1/R3C2dui/dt——微分运算 R4 为平衡电阻，R4=R3 当输入信号 ui 为一对称三角波信号时，输出电压 uo 的波形为一对称的方波，且 输出电压与输入电压的相位相反，如图 4 示。 t uo ui t 图 2 uo t ui t 图 4 R1 R2 Rf u i u o － + + 图 1 C1 R R4 R3 u i u o － + + 图 3 C2

四、实验步骤 (一)积分电路 1、按图1连接电路,取R1=R2=10k9,C1=0.1,运放型号为358,接±12V电 2、输入端接入100Hz幅值为±2V的方波,观察输入输出波形并记录波形; 3、输入端改接100Hz有效值为IV的正弦波,观察输入输出波形并记录波形: 4、改变输入信号频率,观察输入输出波形。 (二)微分电路 1、按图3重新连接电路,(保留图1)取R3=R4=10k9,C2=0.22,运放型号为 358,接士12V电源 2、输入端接入200Hz幅值为±2Ⅴ的三角波,观察输入输出波形并记录波形: 3、输入端改接200Hz有效值为IV的正弦波,观察输入输出波形并记录波形; 4、改变输入信号频率,观察输入输出波形。 (三)积分-微分电路 1、连接图1和图3成图5电路, Cl c2 A 2、输入端u处输入一个幅值为±2,频率为18kHz的方波信号,用示波器分别 观察u及u的波形,并将波形记录下来 3、改变输入信号频率,再用示波器观察输入输出波形,并记录波形 五、实验报告: 1、整理波形,书写实验报告: 2、理解积分、微分器的原理

四、实验步骤： （一）积分电路 1、按图 1 连接电路，取 R1=R2=10kΩ，C1=0.1µF，运放型号为 358，接±12V 电 源； 2、输入端接入 100Hz 幅值为±2V 的方波，观察输入输出波形并记录波形； 3、输入端改接 100Hz 有效值为 1V 的正弦波，观察输入输出波形并记录波形； 4、改变输入信号频率，观察输入输出波形。 （二）微分电路 1、按图 3 重新连接电路，（保留图 1）取 R3=R4=10kΩ，C2=0.22µF，运放型号为 358，接±12V 电源； 2、输入端接入 200Hz 幅值为±2V 的三角波，观察输入输出波形并记录波形； 3、输入端改接 200Hz 有效值为 1V 的正弦波，观察输入输出波形并记录波形； 4、改变输入信号频率，观察输入输出波形。 （三）积分-微分电路 1、连接图 1 和图 3 成图 5 电路， 2、输入端 ui 处输入一个幅值为±2，频率为 1.8kHz 的方波信号，用示波器分别 观察 u1 及 uo 的波形，并将波形记录下来。 3、改变输入信号频率，再用示波器观察输入输出波形，并记录波形。 五、实验报告： 1、整理波形，书写实验报告； 2、理解积分、微分器的原理。 R1 R2 Rf u i u o － + + C1 R R4 R3 u i u o － + + C2 图 5 u1 A1 A2