模电实验--集成运算放大器的基本应用

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1、2.7集成运算放大器的基本应用一•实验目的（1）了解并拿握由集成运算放大器组成的比例、加法、减法和积分等基本运算电路的功能。（2）掌握集成运算放人器的基本应用，为综合应用奠定基础。（3）进一步熟悉仿真软件的应用。二•实验原理及电路集成运算放大器是一种貝-有高电压放大倍数的直接耦合多级放大器件。当外部接入由不同的线性或非线性元器件组成输入和负反馈电路时，可以灵活的实现各种特定的函数关系。在线性应用方而，可组成比例、加法、减法、积分、微分、对数等模拟运算电路。在大多数情况下，将运放视为理想的，即在一-般地讨论中，以下三条基本结论是普遍适用的：（1）开环电压增益他=00。（2）运算放大器的两个

2、输入端电压近似相等，即V+=V,称为“虚短。（3）运算放大器同相和反相两个输入端的电流可视为零，EP/+=/_=0,称为“虚断”。应用上述理想运算放大器三条基本原则，可简化运算放人器电路的计算，得出本次实验的结论。1.基本运算电路（1）反相比例运算电路。电路如图2.7-1所示。对于理想运算放人器，该电Rt路的输出电压与输入电压之间的关系为％=-—V-为了减小输入级偏执电流引起的运算谋差，在同相输入端应接入平衡电阻R产RJIRf。:::R3：—：1.0kQ4二Ry十.：mWV—”：1-OkQ)PAMP3T：VIRTUAL：2.7-1反响比例运算电路（2）同相比例运算电路。图2.7-2（a）

3、是同相比例运算电路，它的输出电压与输入电压之间的关系为％=（1+仝）匕，R—RJIRfR当尺Too时，匕=匕，即得到如图2.7-2（b）所示的电压跟随器。图屮/?2=Rf,用以减小漂移和起保护作用。一般©取lOkG,©太小起不到保护作用，太人影响跟随性。:::::R3：r—-AMr:：1.0kQ•山:R3：■AAV1.0kQ・山~-：1.0kQOPAMp3TVIRTUAL:::R2：：：->：：:--~—：：10kQOPAMP3TVIRTUAL图2.7-2（a）同相比例运算电路（b）电压跟随器（3）反和加法电路。电路如图2.7-3所示，输出电压与输入电压Z间的关系RfRf为%=-(已+

4、才匕2)，R?=心//&HR反和加法运算器（4）差动放大电路（减法器）。减法器实际上是反相放大器和同相放大器的/<1k2组合。对于图2.7-4所示的电路，有%=（1+仝）（他W门-弘UR、RZR、当R,=R2fR3=Rf时,有如下关系式:VQ=^-(Vi2-Vi})(5)积分运算电路。反向积分电路如图2.7-5所示。在理想条件下，输出％电压等于％(/)=--—血加+匕(0)式中V.(0)是t=0吋刻电容C两端R、C「的电压值，即初始值。如果匕是幅值为E的阶跃电压，并设V.(0)=0,则E“疋，即输出电压％和时间成正比。显然5数值越人，达到给定的％值所需的时间就越长。积分输出电压所能达到的

5、最大值受集成运算放大器最人输出范围的限制。三、实验内容及步骤运算放大器选取741,采用±12V双电源供电。1.基本运算电路(1)加法电路。在图2.7-3屮：R,R2，R“Rf的阻值分别取为①匕产IV,I/.2=1V,岭和匕2均为频率为1KHZ的正弦信号，使输出波形不失貝•，观察并记录纟占果。（2）积分电路。在图2.7-5中：R-C的阻值分别取为10KG,30KG,0.01//Fo①输入为方波,频率为1KH乙幅度为Vp_F=100mV,观察输出波形邮度，与理论值进行比较。四、实验报告及要求（1）完成仿真实验部分的内容。（2）根据实验内容和实验电路，写出输入输出的关系式。（3）整理实验数据

6、，画出输入输出波形图。（4）将理论计算结果和实测数据相比较，分析产生误差的原因。（5）分析讨论实验中11；现的现象和问题。五、实验思考与讨论（1）在积分电路中，如果输入三角波，输出会得到何种波形？试做相应的分析。答：（2）在反相相加电路屮两种输入均为正弦波，输出为何种波形？是否会得到正弦波？如可得到，则在何种情况下可得到？答：（3）为了不损坏集成块，实验中应注意什么问题？答: