集成运放的基本应用

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1、集成运放的基本应用成员：檀姣1400302039霍云龙1400302040班级：电气工程及其自动化2班指导老师：梁斌集成运放的基本应用成员：檀姣霍云龙指导老师：梁斌一、实验目的（1）掌握由集成运算放大器组成的反相比例、同相比例、加法等模拟运算电路功能。（2）通过实验加深对运算放大器特性和“虚短”、“虚断”概念的理解。（3）掌握运算放大器的使用方法，了解其在实际应用时应考虑的问题。（4）掌握集成运算放大器的基本运算电路的接线、和运算关系和测试方法。（5）熟悉运算放大器在模拟运算中的应用。二、实验仪器函数信号发生器、双踪示波器、模拟试验箱、数字万用表、LM324运放、电阻、导线等。三、实验

2、原理1.运放基础知识：（1）集成运算放大器是一种电压放大倍数极高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、对数等模拟运算电路。（2）实验过程中应注意的问题：①要注意选择合适的直流信号幅度以确保集成运放工作在线性区。②函数信号发生器、交流毫伏表、双踪示波器以及测量电路等必须采用共地接法。③看清集成运放的管脚排列位置，切忌电源接反或输出短路，以免损坏集成块。④本实验中输入信号均采用f=100Hz,u=0.5V的正弦波。i（3）运放在使用中应注意的一些问题：①输入信号

3、选用交、直流量均可，但在选取信号的频率和幅度时，应考虑运放的频响特性和输出幅度的限制。②调零。③消振。④集成运放的安全保护:电源保护、输入保护和输出保护。1（4）运放的管脚示意图：相对于公共端(地)的正电源(+E)与负电源(-E)分别接于运放的+VCC和-VEE管脚上。在这种方式下,可把信号源直接接到运放的输入脚上,而输出电压的振幅可达正负对称电源电压。2.反相比例运算电路Rf反相比例运算电路如图2-1所示。对于理想运放，100kΩ该电路的输出电压与输入电压之间的关系为：R1∞Ui–Rf10kΩU=-UN+UooiR1+为减小输入级偏置电流引起的运算误差，在同相输R29.1kΩRp10

4、0kΩ入端应接入平衡电阻R´=R1

5、

6、Rf。实验中采用10kΩ和100–12V图2-1反相比例运算电路kΩ两个电阻并联。3.同相比例运算电路Rf图2-2是同相比例运算电路，它的输出电压与输入电100kΩR1压之间的关系为–∞R10kΩNU=(1+f)UR2+UooRiUi+19.1kΩ当R1→∞时，Uo=Ui，即为电压跟随器（图2-3）。图2-2同相比例运算电路Rf10kΩ∞–N+UoR2Ui+10kΩ图2-3电压跟随器2R1Rf4.反相加法运算电路Ui1电路如图2-4所示，输出电压与输入电压之间的关10kΩ100kΩR2系为∞Ui2–RR10kΩU=-(fU+fU)N+UooABRR

7、+12R´=R1

8、

9、R2

10、

11、RfR36.2kΩ图2-4反相加法运算电路四、实验内容Rf100kΩ1.反相比例运算电路R1∞Ui–10kΩN+Uo+R29.1kΩRp100kΩ–12V图2-1反相比例运算电路表2-1数据记录表RF/kΩui/Vuo/V1000.5044.85100.5040.492表2-2实际波形图u波形i3u波形oR=100kΩFu波形oR=10kΩF4表2-3Multisim仿真结果R=100kΩFR=10kΩF2.同相比例运算电路RfRf100kΩ10kΩR1∞∞––10kΩNR2+UoR2N+UoUi+Ui+9.1kΩ10kΩ图2-2同相比例运算电路图2-3电压

12、跟随器表2-4数据记录表RF/kΩui/Vuo/V1000.5005.42100.5000.9860.5000.501R1断开5表2-5实际波形图u波形iu波形oR=100kΩF6u波形oR=10kΩFu波形oR1断开7表2-6Multisim仿真结果R=100kΩFR=10kΩFR1断开3.反相比例运算电路R1RfUi110kΩ100kΩR2∞Ui2–10kΩN+Uo+R36.2kΩ图2-4反相加法运算电路8表2-7数据记录表参量数据一数据二数据三0.250.5-0.37Ui1-0.170.27-0.13Ui2-0.87-7.95.26Uo表2-8Multisim仿真结果数据一数据二

13、9数据三10五、实验分析（1）集成运放主要参数指标：由此可见，运放的线性范围非常小，若开环使用，很难实现输出与输入电压的线性关系。因此，作为放大器，运放不能开环使用，必须加负反馈来减小U使其工id作在线性区域。11（2）误差分析：①运放在使用之前，未必进行调零，消振等一系列操作。②现实中的运放不可能是理想的运放，如有偏置电流，所以不完全虚断；有失调电压，所以不完全虚短；有带宽限制，所以信号频率高了会衰减。③因为集成运放在工作会由于外部因素而产生