实验七模拟运算放大电路

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1、实验七模拟运算放大电路一、实验目的：1、掌握反相比例、同相比例、加法、减法等电路的设计方法；2、掌握运算「放大电路的故障检查和排除方法，以及增益、传输特性曲线的测量方法；3、了解运算放大器的主要直流参数（输入失调电压、输入偏置电流、输入失调电流、温度漂移、共模抑制比，开环差模电压增益、差模输入电阻、输出电阻等）、交流参数（增益带宽积、转换速率等）和极限参数（最大差模输入电压、最人共模输入电压、最人输出电流、最人电源电压等）的基木概念；二、设计提示：1、电压增益（电压放大倍数AQ测量方法电压增益是电路的输出电压和输入电压的比值，包括直流电压增益和交流电压增益。实验屮一般采用万用表的直流档测最直流

2、电压增益，测量时要注意表笔的正负。交流电压增益测量要在输出波形不失真的条件下，川交流毫伏表或示波器测量输入电压Ui（有效值）或％（峰值）或Uip.p（峰■峰值）与输出电压U。（有效值）或Uom（峰值）或UOp.p（峰•峰值），再通过计算可得。测试松图如图6」所示，其中示波器起到了监视输出波形是否失真的作用。图6.1电压增益（电压放大倍数AQ测量2、用示波器测量电压传输特性曲线的方法双端口网络的输出电压值随输入电压值的变化而变化的特性叫做电压传输特性。电压传输特性在实验屮一般采用两种方法进行测最。一种是手工逐点测最法，另一•种是采用示波器X-Y方式进行直接观察。手工逐点测量法：可以在输入端加一个

3、输入信号，逐步改变输入端电压，每改变一次记录一个输出电压值，最后把所有测量所得数据记录在朋标纸上，所有的点连接起来就是电压传输特性Illi线。这种测量方式最大的优点是设备简单，只要有信号源和电压表就可以了，缺点是繁琐，同时由于是取有限的点进行测最，有可能丢失比较重要的信息点，所以测最精度有限。示波器X・Y方式直接观察法：是把一个电压随时间变化的信号（如：正弦波、三角波、锯齿波）在加到电路输入端的同时加到示波器的X通道，电路的输出信号加到示波器的Y通道，利用示波器X・Y图示仪的功能，在屏幕上显示完整的电压传输特性曲线，同吋还可以测最相关参数。测量方法如图6.2所示。图6.2电压传输特性Illi线

4、测量具体测量步骤如下：(1)选择合理的输入信号电压，一般与电路实际的输入动态范围相同，太大除了会影响测量结果以外还可能会损坏器件；太小不能完全反应电路的传输特性。(2)选择合理的输入信号频率，频率太高会引起电路的各种高频效应，太低则使显示的波形闪烁，都会影响观察和读数。一般取50〜500Hz即可。(3)选择示波器输入耦合方式，一般要将输入耦合方式设定为DC,比较容易忽视的是在X・Y方式下，X通道的耦合方式是通过触发耦合按钮來设定的，同样也要设成DC。(4)选择示波器显示方式，示波器设成X・Y方式，对于模拟示波器，将扫描速率旋钮逆时针旋到底就是X・Y方式；対于数字示波器，按下“Display”按

5、钮，在菜单项中选择X・Y。(5)进行原点校准，对于模拟示波器，可把两个通道都接地，此时应该能看到一个光点,调节相应位移旋钮，使光点处于坐标原点；对于数字示波器，先将CH1通道接地，此时显示一条竖线，调节相应位移旋钮，将其调到和Y轴重合，然后将CH1改成直流耦合，CH2接地，此吋显示一条水平线，调节相应位移旋钮，将其调到和X轴重合。3、参数定义：(1)开环带宽BW集成运放的开环电压增益下降3dB(或直流增益的0.707倍)时所对应的信号频率称为开环带宽。(2)单位增益带宽GW集成运放在闭环增益为1倍状态下，当用正弦小信号驱动时，•其闭环增益下降至0.707倍时的频率。当集成运放的频率特性具有单极

6、点响应时，其单位增益带宽叮表示为：GW=Auf式中，Au是当信号频率为f时集成运放的实际差模开环电压增益值。(3)转换速率(或电压摆率)SR在额定的负载条件下，当输入阶跃人信号时，集成运放输出电压的最人变化率称为转换速率。通常，集成运放手册中所给出的转换速率均指闭环增益为1倍吋的值。实际集成运放的转换速率与英闭环增益无关，-•般集成运放反和和同相应用时的转换速率是不一样的。(4)全功率带宽BWP在额定负载条件下，集成运放闭环增益为1倍时，当输入止弦大信号后，使集成运放输出电压幅度达到最大时的信号频率，即为功率带宽。此频率将受到集成运放转换速率的限制。-•般可用近似公示估算Sr和BWp之间的关系

7、BWp=Srop式^Uop是集成运放输出的峰值电压O二、预习思考：1、查阅UA741运放的数据手册，自拟表格记录相关的直流参数、交流参数和极限参数，解释参数含义。2、设计一个反相比例放人器，要求：

8、AU

9、=1O,Ri^lOKQ,将设计过程记录在预习报告上;3、设计一个电路满足运算关系U°=+3Ui2；四、实验内容与要求：1、反相输入比例运算电路图6.3反相输入比例运算电路具体内容为：(1)图6.3