集成運(yùn)放基本應(yīng)用之一—模擬運(yùn)算電路.doc

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1、.實(shí)驗(yàn)十二集成運(yùn)放基本應(yīng)用之一——模擬運(yùn)算電路　　一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解并掌握由集成運(yùn)算放大器組成的比例、加法、減法和積分等基本運(yùn)算電路的原理與功能。2、了解運(yùn)算放大器在實(shí)際應(yīng)用時(shí)應(yīng)考慮的一些問題?！　《?、實(shí)驗(yàn)原理　　集成運(yùn)算放大器是一種具有高電壓放大倍數(shù)的直接耦合多級(jí)放大電路。當(dāng)外部接入不同的線性或非線性元器件組成輸入和負(fù)反饋電路時(shí)，可以靈活地實(shí)現(xiàn)各種特定的函數(shù)關(guān)系。在線性應(yīng)用方面，可組成比例、加法、減法、積分、微分、對(duì)數(shù)等模擬運(yùn)算電路。理想運(yùn)算放大器特性：在大多數(shù)情況下，將運(yùn)放視為理想運(yùn)放，就是將運(yùn)放的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)理想化，滿足下列條件的運(yùn)

2、算放大器稱為理想運(yùn)放：開環(huán)電壓增益　Aud=∞輸入阻抗　　　ri=∞輸出阻抗　　　ro=0帶寬fBW=∞失調(diào)與漂移均為零等。理想運(yùn)放在線性應(yīng)用時(shí)的兩個(gè)重要特性：（1）輸出電壓UO與輸入電壓之間滿足關(guān)系式UO＝Aud（U+－U－）由于Aud=∞，而UO為有限值，因此，U+－U－≈0。即U+≈U－，稱為“虛短”?！　。?）由于ri=∞，故流進(jìn)運(yùn)放兩個(gè)輸入端的電流可視為零，即IIB＝0，稱為“虛斷”。這說明運(yùn)放對(duì)其前級(jí)吸取電流極小。上述兩個(gè)特性是分析理想運(yùn)放應(yīng)用電路的基本原則，可簡(jiǎn)化運(yùn)放電路的計(jì)算?；具\(yùn)算電路　　1)反相比例運(yùn)算電路電路如圖5－

3、1所示。對(duì)于理想運(yùn)放，該電路的輸出電壓與輸入電壓之間的教育資料.關(guān)系為為了減小輸入級(jí)偏置電流引起的運(yùn)算誤差，在同相輸入端應(yīng)接入平衡電阻R2＝R1//RF。圖5－1反相比例運(yùn)算電路圖5－2反相加法運(yùn)算電路　　2)　反相加法電路電路如圖5－2所示，輸出電壓與輸入電壓之間的關(guān)系為R3＝R1//R2//RF3)同相比例運(yùn)算電路圖5－3(a)是同相比例運(yùn)算電路，它的輸出電壓與輸入電壓之間的關(guān)系為R2＝R1//RF當(dāng)R1→∞時(shí)，UO＝Ui，即得到如圖5－3(b)所示的電壓跟隨器。圖中R2＝RF，用以減小漂移和起保護(hù)作用。一般RF取10KΩ，RF太小起不

4、到保護(hù)作用，太大則影響跟隨性。(a)同相比例運(yùn)算電路(b)電壓跟隨器圖5-3同相比例運(yùn)算電路　4)差動(dòng)放大電路（減法器）教育資料.　　對(duì)于圖5-4所示的減法運(yùn)算電路，當(dāng)R1＝R2，R3＝RF時(shí)，有如下關(guān)系式　　　　　圖5－4減法運(yùn)算電路圖5-5積分運(yùn)算電路5)積分運(yùn)算電路　　反相積分電路如圖5－5所示。在理想化條件下，輸出電壓uO等于　　　　　　　式中　uC(o)是t＝0時(shí)刻電容C兩端的電壓值，即初始值。如果ui(t)是幅值為E的階躍電壓，并設(shè)uc(o)＝0，則即輸出電壓uO(t)隨時(shí)間增長(zhǎng)而線性下降。顯然RC的數(shù)值越大，達(dá)到給定的UO值所

5、需的時(shí)間就越長(zhǎng)。積分輸出電壓所能達(dá)到的最大值受集成運(yùn)放最大輸出范圍的限值?！　≡谶M(jìn)行積分運(yùn)算之前，首先應(yīng)對(duì)運(yùn)放調(diào)零。為了便于調(diào)節(jié)，將圖中K1閉合，即通過電阻R2的負(fù)反饋?zhàn)饔脦椭鷮?shí)現(xiàn)調(diào)零。但在完成調(diào)零后，應(yīng)將K1打開，以免因R2的接入造成積分誤差。K2的設(shè)置一方面為積分電容放電提供通路，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)積分電容初始電壓uC(o)＝0，另一方面，可控制積分起始點(diǎn)，即在加入信號(hào)ui后，只要K2一打開，電容就將被恒流充電，電路也就開始進(jìn)行積分運(yùn)算。　　三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備與器件　　1、±12V直流電源　　2、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器　　3、交流毫伏表　4、直流電壓表教育資

6、料.　　5、集成運(yùn)算放大器μA741×1電阻器、電容器若干?！　∷?、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及實(shí)驗(yàn)分析總結(jié)　　實(shí)驗(yàn)前要看清運(yùn)放組件各管腳的位置；切忌正、負(fù)電源極性接反和輸出端短路，否則將會(huì)損壞集成塊?！　?、反相比例運(yùn)算電路　　1)按圖5－1連接實(shí)驗(yàn)電路，接通±12V電源，輸入端對(duì)地短路，進(jìn)行調(diào)零和消振?！　?)輸入f＝100Hz，Ui＝0.5V的正弦交流信號(hào)，測(cè)量相應(yīng)的UO，并用示波器觀察uO和ui的相位關(guān)系，記入表5-1。表5-1　Ui＝0.5V，f＝100HzUi（V）U0（V）ui波形uO波形AV0.1751.75實(shí)測(cè)值計(jì)算值-10-10圖像如下：

7、其中黃線代表Ui藍(lán)線代表U0分析：由公式可計(jì)算出電路的輸出電壓與輸入電壓之比Au的理論值為-10.由上波形圖及讀表可得Ui=0.175VU0=1.75教育資料.其比值為10.可知實(shí)驗(yàn)?zāi)M效果非常好。波形圖可看出Ui與U0相位恰好相差半個(gè)周期即反相，效果很好。2、同相比例運(yùn)算電路　　1)按圖5－3(a)連接實(shí)驗(yàn)電路。實(shí)驗(yàn)步驟同內(nèi)容1，將結(jié)果記入表5－2。2)將圖5－3(a)中的R1斷開，得圖5－3(b)所示電路重復(fù)上述內(nèi)容，將結(jié)果記入表5－3。表5－2　　　Ui＝0.5V　　f＝100HzUi（V）UO(V)ui波形uO波形AV0.1761.

8、918實(shí)測(cè)值計(jì)算值10.9011　　表5－3　　　Ui＝0.5V　　f＝100HzUi（V）UO(V)ui波形uO波形AV0.1440.142實(shí)測(cè)值計(jì)算值0.991如圖：其中黃線