实验六 集成运算放大器的应用.doc

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1、实验集成运算放大器的应用一、实验目的1．了解集成运算放大器组成比例、求和电路的特点和性能。2.了解集成运算放大器组成电压比较器的特点和性能。3.掌握用Multisim软件对集成运算放大电路的仿真实验方法。二、实验原理运算放大器（OperationalAmplifier,简称OP、OPA、OPAMP）是一种直流耦合﹐差模（差动模式）输入、通常为单端输出（Differential-in,single-endedoutput）的高增益（gain）电压放大器，因为刚开始主要用于加法，乘法等运算电路中，因而得名。一个理想的运算放大器必须具备下列特性：l开环差模电压增益AOd=∞l差模输入电阻Rid=∞

2、l输出电阻Ro=0l共模抑制比KCMR=∞等等在分析集成运算放大器构成的电路时，上述特点是重要的依据。显然，实际应用的集成运放不可能达到上述理想的技术指标，但随着集成电路制作工艺及微电子技术的高速发展，其技术指标可与理想集成运放的技术指标非常接近。因此，在分析集成运放电路时，其带来的误差并不大，在工程上是允许的。理想运放的电压传输特性如图3.36所示。工作于线性区和非线性区的理想运放具有不同的特性。图3.36理想运放的电压传输特性1．理想运算放大器工作在线性区当理想运放工作于线性区时，UO=Ad(U+-U-)，而Ad=∞，因此U+=U-，又由输入电阻Rid=∞可知，流进运放同相输入端和反相输

3、入端的电流i+=i-=0；可见，当理想运放工作于线性区时，同相输入端与反相输入端的电位相等，流进同相输入端和反相输入端的电流为0。U+=U-就是两个电位点短路，但是由于没有电流，所以称为虚短路，简称虚短；而i+=i-=0表示流过电流的电路断开了，但是实际上没有断开，所以称为虚断路，简称虚断。2.理想运算放大器工作在非线性区工作于非线性区的理想运放仍然有输入电阻Rid=∞，因此i+=i-=0依然成立；但由于UO≠Ad(U+-U-)，所以不存在U+=U-。三、实验内容1.反相比例放大电路(1)用鼠标左键点击模拟元件钮，弹出选择元件对话框，选择OPAMP系列的741运算放大器，确定后将器件添加在工

4、作区。(2)添加电阻元件和电源，连接反相比例电路如图3.37。图3.37反相比例电路（3）由“虚短”可知，U+=U-=0；由“虚断”可知，VO-U-RF=U-R；由两式可得：VO=-RFRVi，则电压放大倍数为Af=-RFR。调整输入电压信号Vi的数值，利用电压表测量放大电路输出端电压，将结果填入表3-6-1.注意：可先设Ui=0，对零漂数据自行调整表3-6-1直流输入电压Vi（mV）3010030010003000输出电压Vo理论估算（mV）实际值（mV）误差2.同相比例电路(1)用鼠标左键点击模拟元件钮，弹出选择元件对话框，选择OPAMP系列的741运算放大器，确定后将器件添加在工作区。

5、(2)添加电阻元件和电源，连接反相比例电路如图3.38。图3.38同相比例电路（3）由“虚短”可知，U+=U-=Vi；由“虚断”可知，VO-U-RF=U-R；由以上两式可得：VO=(1+RFR)Vi，则电压放大倍数为Af=1+RFR。调整输入电压信号Vi的数值，利用电压表测量放大电路输出端电压，将结果填入表3-6-2。表3-6-2直流输入电压Vi（mV）3010030010003000输出电压Vo理论估算（mV）实际值（mV）误差3.反相加法电路(1)用鼠标左键点击模拟元件钮，弹出选择元件对话框，选择OPAMP系列的741运算放大器，确定后将器件添加在工作区。(2)添加电阻元件和电源，连接反

6、相加法电路如图3.39。（3）由“虚短”可知，U+=U-=0；由“虚断”可知，VO-U-RF=U--Vi1R1+U--Vi2R2；由以上两式可得：VO=-(RFR1Vi1+RFR2Vi2)。调整输入电压信号Vi1和的数值，利用电压表测量放大电路输出端电压，将结果填入表3-6-3。图3.39反相加法电路表3-6-3直流输入电压（mV）Vi1=30Vi2=20Vi1=-30Vi2=20Vi1=30Vi2=-20Vi1=-30Vi2=-20输出电压Vo（mV）理论估算（mV）实际值（mV）误差4.积分电路利用函数发生器生成方波（Vi：方波，频率500Hz，幅度1V），通过电路将波形变为三角波。在输

7、出端利用示波器观察输出波形。5.过零电压比较电路（1）用鼠标左键点击模拟元件钮，弹出选择元件对话框，选择OPAMP系列的741运算放大器，确定后将器件添加在工作区。（2）用鼠标点击按钮，弹出二极管类器件对话框，选择ZENER系列中的1z6.2，确定后添加到工作区。图3.40选择稳压管（3）添加电阻元件和信号发生器，连接过零比较电路如图3.39所示。打开直流开关，用万用表测量Ui悬空时的Uo电压。（4）设置信号