实验一集成运算放大器基本运算电路

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1、实验一集成运算放大器基本运算电路实验目的1、学习集成运算放大器的使用方法。2、熟悉集成运算放大器组成的基本运算电路3、学会集成运放电路的测试方法。二、实验仪器2.DF1641D函数发生器4.DF2172B交流亳伏表6.集成运算放大器应用模块1.ADCL-III电子技术综合实验箱3.V-252口立示波器5.MF50万用表三、预习内容及思考问题1、复习集成运算放大器组成比例、加法、减法、积分、微分等基本运算的电路组成形式及原理。2、明确集成运算放大器使用时的注意事项。3、如何在理想条件下，分析各实验电路输入、输出之间运算关系。四、实验原理说明1集成运算放大器是

2、一种具有高电压放大倍数的直接耦合多级放大电路。当外部接入不同的线性或非线性元器件组成输入和负反馈电路时，可以灵活地实现各种特定的函数关系。在线性应用方面，可组成比例、加法、减法、积分、微分、对数等模拟信号运算电路。基本运算电路1、反相比例运算电路电路如图7-1所示，对于理想运放，该电路的输出的信号电压JJ=-^L^u与输入信号电压UR1其中〃I为比例系数，“-”号表示输出信号与输之间的关系为：入信号相位相反。为了减小输入级偏置电流引起的运算误差，在同相端应接入“平衡电阻”R2=/?,HR,2、反相加法电路电路如图7-2,输出电压与输入电压之间的关系为(Rf

3、R,u0=-Xun尺27平衡电阻：r3=r,//r2//rf图7-23、同相比例运算电路同相比例运算电路图7-3(a),它的输出电压与输入电压之间的关系为"o=1+子",)(Rf}1H其中，I为比例系数，Uo与Ui同相位。电路中平衡电阻“若代s'u(t=uif即得到如图7-3(b)所示的电压跟随器，平衡电阻&='。用以減小漂移和起保护作用。一般RF取10KQ，RF太小起不到保护作用，太大则影响跟随性。RfRfl=I100k1+ui(a)UO10k(b)图7-34、减法器电路对于图7-4所示的减法运算电路，当R.=RS•时，有如下关系式:Rf100k5

4、、积分器电路积分器可以实现对输入信号的积分运算。图7-5是其原理电路。根据反相输入端为“虚地”的概念，有/,=/c=—LRm7-5因此显然，输出电压是输入电压的积分，其中积分时间常数：r=RCo当输入电压&W是对称方波时，输出电压〜⑺的波形应为三角波，且输出电压的相位和输入电压的相位相反。为了限制电路的低频增益，减少失调电压的影响，可在图7-6所示电路中，与电容C并联一个电阻Rf,就得到一个实用的积分电路。如图7-6所示。其中平衡电阻阌7-66、微分器电路将积分器中的R与C的位置互换，就组成了最简单的微分器，如图7-7所示。因为根据反相端根据反相端为“虚地

5、”的概念,有：0①又•••(’)=-ifRf=-RfC》1^17-7负号表示Uo与Ui反相。上式表明信号Uo与输入信号是Ui之间可实现微oUo分运算，若输入电压为对称的三角波，则输出电压为对称方波。实用的微分电路如图7-8所示，图中串入了小电阻R，可以有效抑制高频噪声干扰。但R的值不能过大，过大会引起微分运算误差。五、实验内容及步骤1、反相比例运算关系测试①按图7-1连接实验电路，仔细检查电路无误后，再接通±12V电源。（注意：实验前要看清运放组件各管脚的位置；切忌正、负电源极性接反和输出端短路否则将会损坏集成运放。）②接通电源后，一般情况下应先对运算放大

6、器“调零”，（即Ui=O时，要求Uo=0）。如发现有自激振荡还应“消振”，之后才可进行测试。③当电路输入不同大小的直流电压时，用万用表测出相应的直流输出电压Uo记入表7-1中。表7-1原始测试数据计算值（比例系数DU,Ui0.2V0.5V1V-0.2V-0.5V-1V实测比例系数理论比例系数uo④当输入信号改换为f=1KHz，Ui=0.5V的正弦交流信号时。用交流毫伏表测量相应的输出Uo的大小，用示波器观察输出电压Uo波形并比较Ui与Uo的相位。将测试结果记入表7-2中。表7-2原始测试结果计算值输入正弦信号输出正弦信号测量Au值理论Au值UiUi波形Uo

7、U。波形0.5V2、同相比例运算关系测试按图7-3（a）连接实验电咱，给其输入f=1KHz,Ui=0.5V的正弦交流信号，用交流毫伏表测量相应的输出电压Uo的大小，用示波器观察输出电压Uo的波形并比较Ui与Uo的相位。将测试结果记入表7-3中。表7-3原始测试结果计算值输入正弦信号输出正弦信号测量Au值理论Au值UiU:波形uoU。波形0.5V3、反相加法器运算关系的测试按图7-2连接实验电路。给输入端分別输入不同的直流电压信号时，用万用表直流电压档分别测出相应的直流输出电压Uo,并将测量结果与理论计算值比较，记入表7-4中，表7-4原始测试数据理论估算值

8、Uii0.3V-0.3V0.3V-0.3VUi20.2V0.2V0