實(shí)驗(yàn)一集成運(yùn)算放大器基本運(yùn)算電路.doc

實(shí)驗(yàn)一 集成運(yùn)算放大器基本運(yùn)算電路一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、學(xué)習(xí)集成運(yùn)算放大器的使用方法。2、熟悉集成運(yùn)算放大器組成的基本運(yùn)算電路。3、學(xué)會(huì)集成運(yùn)放電路的測(cè)試方法。二、實(shí)驗(yàn)儀器ADCL-電子技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)箱 DF1641D函數(shù)發(fā)生器V-252日立示波器DF2172B交流毫伏表MF50萬(wàn)用表 6 集成運(yùn)算放大器應(yīng)用模塊三、預(yù)習(xí)內(nèi)容及思考問題1、復(fù)習(xí)集成運(yùn)算放大器組成比例、加法、減法、積分、微分等基本運(yùn)算的電路組成形式及原理。2、明確集成運(yùn)算放大器使用時(shí)的注意事項(xiàng)。3、如何在理想條件下，分析各實(shí)驗(yàn)電路輸入、輸出之間運(yùn)算關(guān)系。四、實(shí)驗(yàn)原理說(shuō)明集成運(yùn)算放大器是一種具有高電壓放大倍數(shù)的直接耦合多級(jí)放大電路。當(dāng)外部接入不同的線性或非線性元器件組成輸入和負(fù)反饋電路時(shí)，可以靈活地實(shí)現(xiàn)各種特定的函數(shù)關(guān)系。在線性應(yīng)用方面，可組成比例、加法、減法、積分、微分、對(duì)數(shù)等模擬信號(hào)運(yùn)算電路?；具\(yùn)算電路 圖7-11、反相比例運(yùn)算電路電路如圖7-1所示，對(duì)于理想運(yùn)放，該電路的輸出 的信號(hào)電壓與輸入信號(hào)電壓之間的關(guān)系為：其中為比例系數(shù)，“-”號(hào)表示輸出信號(hào)與輸入信號(hào)相位相反。為了減小輸入級(jí)偏置電流引起的運(yùn)算誤差，在同相端應(yīng)接入“平衡電阻”2、反相加法電路 電路如圖7-2，輸出電壓與輸入電壓之間的關(guān)系為平衡電阻： 圖7-23、同相比例運(yùn)算電路同相比例運(yùn)算電路圖7-3（a），它的輸出電壓與輸入電壓之間的關(guān)系為 其中，為比例系數(shù)，Uo與Ui同相位。電路中平衡電阻 。若,即得到如圖7-3（b）所示的電壓跟隨器，平衡電阻。用以減小漂移和起保護(hù)作用。一般RF取10K，RF太小起不到保護(hù)作用，太大則影響跟隨性。圖7-34、減法器電路對(duì)于圖7-4所示的減法運(yùn)算電路，當(dāng)， 時(shí)，有如下關(guān)系式：圖7-4 5、積分器電路積分器可以實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入信號(hào)的積分運(yùn)算。圖7-5是其原理電路。根據(jù)反相輸入端為“虛地”的概念，有 圖7-5因此 顯然，輸出電壓是輸入電壓的積分，其中積分時(shí)間常數(shù)：。當(dāng)輸入電壓是對(duì)稱方波時(shí)，輸出電壓的波形應(yīng)為三角波，且輸出電壓的相位和輸入電壓的相位相反。圖7-6為了限制電路的低頻增益，減少失調(diào)電壓的影響，可在圖7-6所示電路中，與電容C并聯(lián)一個(gè)電阻Rf，就得到一個(gè)實(shí)用的積分電路。如圖7-6所示。其中平衡電阻。6、微分器電路將積分器中的R與C的位置互換，就組成了最簡(jiǎn)單的微分器，如圖7-7所示。因?yàn)楦鶕?jù)反相端根據(jù)反相端為“虛地”的概念，有：圖7-7又負(fù)號(hào)表示Uo與Ui反相。上式表明信號(hào)Uo與輸入信號(hào)是Ui之間可實(shí)現(xiàn) 微分運(yùn)算，若輸入電壓為對(duì)稱的三角波，則輸出電壓為對(duì)稱方波。 圖7-8實(shí)用的微分電路如圖7-8所示，圖中串入了小電阻R，可以有效抑制高頻噪聲干擾。但R的值不能過大，過大會(huì)引起微分運(yùn)算誤差。五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟1、反相比例運(yùn)算關(guān)系測(cè)試 按圖7-1連接實(shí)驗(yàn)電路，仔細(xì)檢查電路無(wú)誤后，再接通12V電源。（注意：實(shí)驗(yàn)前要看清運(yùn)放組件各管腳的位置；切忌正、負(fù)電源極性接反和輸出端短路否則將會(huì)損壞集成運(yùn)放。） 接通電源后，一般情況下應(yīng)先對(duì)運(yùn)算放大器“調(diào)零”，（即Ui=0時(shí)，要求Uo=0）。如發(fā)現(xiàn)有自激振蕩還應(yīng)“消振”，之后才可進(jìn)行測(cè)試。 當(dāng)電路輸入不同大小的直流電壓時(shí)，用萬(wàn)用表測(cè)出相應(yīng)的直流輸出電壓Uo記入表7-1中。 表7-1原始測(cè)試數(shù)據(jù)計(jì)算值（比例系數(shù)）Ui0.2V0.5V1V-0.2V-0.5V-1V實(shí)測(cè)比例系數(shù)理論比例系數(shù)Uo當(dāng)輸入信號(hào)改換為f=1KHz，Ui=0.5V的正弦交流信號(hào)時(shí)。用交流毫伏表測(cè)量相應(yīng)的輸出Uo 的大小，用示波器觀察輸出電壓Uo波形并比較Ui與Uo的相位。將測(cè)試結(jié)果記入表7-2中。表7-2原始測(cè)試結(jié)果計(jì)算值輸入正弦信號(hào)輸出正弦信號(hào)測(cè)量Au值理論Au值UiUi波形UoUo波形0.5V2、同相比例運(yùn)算關(guān)系測(cè)試按圖7-3(a)連接實(shí)驗(yàn)電咱，給其輸入f=1KHz，Ui=0.5V的正弦交流信號(hào)，用交流毫伏表測(cè)量相應(yīng)的輸出電壓Uo的大小，用示波器觀察輸出電壓Uo的波形并比較Ui與Uo的相位。將測(cè)試結(jié)果記入表7-3中。 表7-3原始測(cè)試結(jié)果計(jì)算值輸入正弦信號(hào)輸出正弦信號(hào)測(cè)量Au值理論Au值UiUi波形UoUo波形0.5V3、反相加法器運(yùn)算關(guān)系的測(cè)試按圖7-2連接實(shí)驗(yàn)電路。給輸入端分別輸入不同的直流電壓信號(hào)時(shí)，用萬(wàn)用表直流電壓檔分別測(cè)出相應(yīng)的直流輸出電壓Uo，并將測(cè)量結(jié)果與理論計(jì)算值比較,記入表7-4中， 表7-4原始測(cè)試數(shù)據(jù)理論估算值Ui10.3V-0.3V0.3V-0.3VUi20.2V0.2V0.2V0.2VUo4、減法運(yùn)算器運(yùn)算關(guān)系的測(cè)試按圖7-4連接實(shí)驗(yàn)電路。給輸入端分別輸入不同的直流電壓信號(hào)時(shí)，用萬(wàn)用表測(cè)出相應(yīng)的直流輸出電壓Uo,將測(cè)量結(jié)果理論計(jì)算值進(jìn)行比較,記入表7-5中， 表7-5原始測(cè)試數(shù)據(jù)理論估算值Ui11V0.2V-1V0.2VUi20.5V-0.2V0.5V-0.2VUo觀察積分運(yùn)算器運(yùn)算關(guān)系按圖7-6所示積分器連接實(shí)驗(yàn)電路。（R=10K,Rf=100K,Rp=10K,C=0.1F）.給輸入端輸入f=1KHz,峰峰值為10V的方波信號(hào)Ui,用雙蹤示波器同時(shí)觀測(cè)并畫出和的波形，記錄和的相位關(guān)系。觀察微分運(yùn)算器的運(yùn)算關(guān)系。按圖7-8所示微分器連接實(shí)驗(yàn)電路。給其輸入端輸入f=1KHz,幅度為2V的三角波信號(hào)Ui,用雙蹤示波器同時(shí)