模拟运算电路.doc

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1、模拟电子技术集成运算放大器的基本应用（Ⅰ）——模拟运算电路实验报告内容包含：实验目的、实验仪器、实验原理，实验内容、实验步骤、实验数据整理与归纳（数据、图表、计算等）、实验结果分析、实验思考题、实验心得。【实验目的】1. 研究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. 了解运算放大器在实际应用时应考虑的一些问题。【实验仪器】1、±12V直流电源；2、函数信号发生器；3、交流毫伏表；4、直流电压表；5、集成运算放大器μA741×1片；6、电阻器、电容器若干。【实验原理】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、对数等模拟运算电路。1、理想运算放大器特性 在大多数情况下，将运放视为理想运放，就是将运放的各项技术指标理想化。满足下列条件的运算放大器称为理想运放：开环电压增益 AVd=∞ 输入阻抗Ri=∞ 输出阻抗   Ro=0带宽 fBW=∞ 失调与漂移均为零等。理想运放在线性应用时的两个重要特性;（1）输出电压与输入电压之间满足关系式

3、：8Uo=AVd（U+-U-）由于AVd=∞，而为有限值，因此，U+-U-≈0。即U+≈U-，称为“虚短”。（1）由于Ri=∞，故流进运放两个输入端的电流可视为零，即IiB＝0，称为“虚断”。这说明运放对其前级吸取电流极小。上述两个特性是分析理想运放应用电路的基本原则，可简化运放电路的计算。2、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，该电路的输出电压与输入电压之间的关系为：uo=-RfR1ui为了减小输入级偏置电流引起的运算误差，在同相输入端应接入平衡电阻R2＝R1//RF。 (

4、2) 反相加法电路 电路如图7-2所示，输出电压与输入电压之间的关系为： uo=-（RfR1ui1+RfR2ui2）R3＝R1//R2//Rf图7-1反相比例运算电路图7-2反相加法运算电路 (3) 同相比例运算电路 图7-3(a)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： uo=(1+RfR1)uiR2＝R1//Rf当R1→∞时，uo＝ui，即得到如图7-3(b)所示的电压跟随器。图中R2＝Rf，用以减小漂移和起保护作用。一般Rf取10KΩ，R8太小起不到保护作用，太大则影响跟随性。  (a) 同

5、相比例运算电路         (b) 电压跟随器  (4) 差动放大电路（减法器） 对于图7-4所示的减法运算电路，当R1＝R2，R3＝Rf时， 有如下关系式： uo=RfR1（ui2-ui1）(5) 积分运算电路 反相积分电路如图7-5所示。在理想化条件下，输出电压等于： (=-uo（t）=-1R1C0tuidt+uc（o）图7-4减法运算电路图7-5积分运算电路式中，uc（o）是t＝0时刻电容C两端的电压值，即初始值。 如果ui（t）是幅值为E的阶跃电压，并设uc（o）＝0，则：uo（t）=-1R1C0tE

6、dt=-ER1Ct即输出电压uo（t）随时间增长而线性下降。显然RC的数值越大，达到给定的uo值所需的时间就越长。积分输出电压uo8所能达到的最大值受集成运放最大输出范围的限值。 在进行积分运算之前，首先应对运放调零。为了便于调节，将图中K1闭合，即通过电阻R2的负反馈作用帮助实现调零。但在完成调零后，应将K1打开，以免因R2的接入造成积分误差。K2的设置一方面为积分电容放电提供通路，同时可实现积分电容初始电压uc（o）＝0，另一方面，可控制积分起始点，即在加入信号ui后，只要K2一打开，电容就将被恒流充电，电路

7、也就开始进行积分运算。【实验内容】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，否则将会损坏集成块。 1.反相比例运算电路（1）按图7-1（a）连接实验电路，接通±12V电源，输入端对地短路，即进行调零和消振。（2）输入f＝100Hz，ui＝0.5V的正弦交流信号，测量相应的uo，并用示波器观察uo和ui的相位关系，记入表7-1中。表7-1ui/Vuo/Vui波形uo波形AV0.54.96实测值计算值误差9.9210-8%2.同相比例运算电路（1）按图7-3(a)连接实验电路。实验步骤同实

8、验内容1，输入f＝100Hz，ui＝0.5V的正弦交流信号，记入表7-2中（2）将图7-3(a)中的R1断开，得图7-3(b)电路，重复内容（1）。表7-2ui/Vuo/Vui波形uo波形AV0.55.49实测值计算值误差810.9811-2%0.50.511.0212%3.反相加法运算电路 (1) 按图1（b）连接实验电路，接通±12V电源，输入端ui1、ui2对地短路