差动放大电路与集成运算放大器.ppt

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1、第4章差动放大电路与集成运算放大器实训4基本运算电路的组装与测试(一)实训目的(1)初步接触集成运算放大器,了解其外形特征、管脚设置及其基本外围电路的连接。(2)通过反相比例运算电路、加法运算电路及减法运算电路输出、输入之间关系的测试，初步了解集成运放基本运算电路的功能。(3)进一步熟练示波器的使用，练习使用双踪示波器测量直流及正弦交流电压，以及对两路信号进行对比。(二)预习要求(1)复习前一章中有关集成运放及其引入负反馈的有关内容。(2)提前熟悉双踪示波器的使用方法。(三)实训原理1.集成运算放大器简介集

2、成运算放大器（简称集成运放或运放）是一种高放大倍数、高输入阻抗、低输出阻抗的直接耦合多级放大器，具有两个输入端和一个输出端，可对直流信号和交流信号进行放大本实训所用LM741集成运放的外引脚排列顺序及符号如实图4.1所示。它有8个管脚，各管脚功能如图注所示。集成运放是本教材中头一个集成电子器件，其内部结构比较复杂。不过，我们暂时可以不去了解其内部电路，只要掌握其外围电路的接法就可以了。2.负反馈的引入由第3章可知，放大器引入负反馈后，可以改善很多性能。集成运放若不接负反馈或接正反馈，只要有一定的输入信号（即使是微小的输入

3、信号），输出端就会达到最大输出值（即饱和值），运放的这种工作状态称为非线性工作状态。非线性工作状态常用在电压比较器和波形发生器等电路中，这里暂不考虑。集成运放引入负反馈后，就可工作于线性状态。线性状态时，输出电压Uo与输入电压Ui之间的运算关系仅取决于外接反馈网络与输入端的外接阻抗，而与运算放大器本身参数无关。这一点大家在实训中要充分体会。3.几种基本运算电路依外接元件连接的不同，集成运放可以构成比例放大、加减法、微分、积分等多种数学运算电路。本实训只不过进行其中几种运算。1）反相比例运算反相比例运算电路如实图4.2(a

4、)所示。输入信号Ui从反相输入端输入,同相输入端经电阻接地。这个电路的输出与输入之间有如下关系:Uo=即输出电压与输入电压成比例,比例系数仅与外接电阻Rf、R1有关，与运放本身的参数无关。同相端所接R2、R3称为平衡电阻，其作用是避免由于电路的不平衡而产生误差。若使Rf=R1，则Uo=Ui，此时电路称为反相器，即输出电压与输入电压大小相等而极性相反。2）反相加法运算实图4.2（b）所示为反相加法运算电路。图中，两个输入信号Ui1、Ui2分别经R1、R2（数值与R1相等）输入反相端。R3为平衡电阻，R3=R1//

5、R2//Rf。这个电路的输出输入关系为Uo=若Rf=R1=R2，则Uo=（Ui1+Ui2）。3）减法运算实图4.2(c)为减法运算电路,其中R1=R2，R3=Rf。两个输入信号Ui1、Ui2分别经电阻R1、R2从反相、同相两个输入端输入。这个电路的输出输入关系为Uo=若R1=R2=R3=Rf，则Uo=Ui2Ui1。4.调零问题由于集成运放一般都存在失调电压和失调电流，因而会影响运算精度。比如，实图4.2(a)的反相比例运算电路中,输入电压Ui=0时，输出电压Uo不为0，而是一个很小的非零数。调整1、5脚连接的调

6、零电位器RP，可使输出电压变为零。这个过程就是运放的调零。调零之后再进行各种运算电路的测量，测量结果才会准确。(四)实训内容1.反相比例运算电路测试按实图4.2(a)在模拟实验包上搭建电路，确定无误后，接入±15V直流稳压电源。首先对运放电路进行调零，即令Ui=0，再调整调零电位器RP，使输出电压Uo=0。（1）按实表4.1指定的电压值输入不同的直流信号Ui，分别测量对应的输出电压Uo，并计算出电压放大倍数。（2）将输入信号改为f=1kHz、幅值为200mV的正弦交流信号，用示波器观察输入、输出信号的波形。分析其是否

7、满足上述反相比例关系。（3）把R1、R2换成51kΩ，其余条件不变，重复上述（1）、（2）步的内容。（4）把R1、R2、R3、R4均接成100kΩ，其余条件不变，重复上述（1）、（2）步的内容。2.反相加法运算电路测试按实图4.2(b)接线，调零过程同上。调节RP1、RP2，使A、B两点电位UA、UB为实表4.2中数值。分别测量对应的输出电压Uo。3.减法运算电路测试接实图4.2(c)接线。调节RP1、RP2，使UA、UB为实表4.3中数值。分别测量对应的输出电压Uo。(五)实训报告(1)整理数据，完成表格。(2

8、)根据测量结果将实测值与计算值相比较，分析各个基本运算电路是否符合相应运算关系。(3)总结集成运放的调零过程。(六)思考题经过实训，你肯定对下列问题产生了兴趣：(1)在集成运放的运算电路中，为什么其输出、输入之间关系仅由外接元件决定，而与运放本身的参数无关？(2)按