集成運(yùn)算放大器應(yīng)用

1、實(shí)驗(yàn)六 集成運(yùn)算放大器應(yīng)用（）模擬運(yùn)算電路一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模? 研究由集成運(yùn)算放大器組成的比例、加法、加減和積分等基本運(yùn)算電路的功能。2 了解集成運(yùn)算放大器在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)考慮的一些問題。二、 實(shí)驗(yàn)原理：運(yùn)算放大器是一種具有高放大倍數(shù)的直接耦合放大電路。集成運(yùn)算放大器具有使用方便，工作可靠，體積小，耗電省等一系列顯著的優(yōu)點(diǎn)，具有廣泛的用途。因此，應(yīng)該全面了解集成運(yùn)算放大器組成的各種電路的功能，以及實(shí)用中應(yīng)該注意的一些問題。圖6-1 反相比例器集成運(yùn)算放大器配接不同的外圍元件可以方便靈活地實(shí)現(xiàn)各種不同功能的電路（線性放大和非線性電路）。用運(yùn)算放大器組成的運(yùn)算電路（也叫運(yùn)算器），可以實(shí)現(xiàn)輸入信號與輸出

2、信號之間的數(shù)學(xué)運(yùn)算和函數(shù)關(guān)系，是運(yùn)算放大器基本的用途之一，這些運(yùn)算器包括比例器、加法器、減法器、對數(shù)運(yùn)算器、積分器、微分器、模擬乘法器等各種模擬運(yùn)算功能電路。模擬運(yùn)算器具有使用方便、簡單可靠、響應(yīng)速度快、信號連續(xù)平滑變化、無量化誤差等優(yōu)點(diǎn)，廣泛使用在儀器儀表及各種實(shí)時控制電路之中。調(diào)零電位器阻值應(yīng)根據(jù)不同型號的運(yùn)放選用。下面簡介基本運(yùn)算電路。（一） 反相比例電路（反相比例器）：電路如圖6-1所示。對于理想運(yùn)算放大器，該電路輸入電壓與輸出電壓的運(yùn)算關(guān)系為：圖6-2 同相比例器圖中所接入的電阻R2是為平衡兩輸入端的直流電阻所加，其阻值應(yīng)為： （二） 同相比例電路（同相比例器）：電路如圖6-2所示，

3、輸出電壓與輸入電壓的運(yùn)算關(guān)系為：R2取值：（三） 跟隨器：將同相比例器的R1開路，便可得到跟隨器電路,常用于阻抗變換（可獲得高輸入阻抗和低輸出阻抗）。其運(yùn)算關(guān)系為：（四） 反相求和電路（反相加法器）：電路如圖6-3所示。為突出重點(diǎn)，圖中沒有畫出供電線路和調(diào)零電路，實(shí)用電路中必須正確連接（以后不作說明）。輸入電壓與輸出電壓的運(yùn)算關(guān)系為：圖 6.3 反相加法器（五） 加減運(yùn)算電路（差動放大器）：電路如圖6-4所示。當(dāng)圖中時，輸入與輸出之間有如下運(yùn)算關(guān)系：圖6-4 加減運(yùn)算電路（六） 積分運(yùn)算電路（反相積分器）：反相積分器電路如圖6-5所示。圖中K1是調(diào)零電路開關(guān)。閉合時用于調(diào)節(jié)運(yùn)算放大器的輸出零點(diǎn)

4、，工作時斷開。K2是積分控制開關(guān)。K2閉合時積分電容C被短路，無積分作用，K2斷開后積分開始。在理想條件下，輸入與輸出之間的運(yùn)算關(guān)系為：圖6-5 積分運(yùn)算電路當(dāng)Ui(t)為直流信號UI（階躍信號）時，上式可簡化為： 在t0到t1這段時間之內(nèi)，Uo與時間成正比，直到達(dá)到運(yùn)算放大器的最大輸出幅度（Uom電源電壓2V）為止。我們可以調(diào)節(jié)RC的值來改變積分電路時間常數(shù)，使達(dá)到額定輸出電壓所需的時間滿足要求。在進(jìn)行積分運(yùn)算之前需要先對運(yùn)算放大器調(diào)零。調(diào)零時，斷開K2，閉合K1，調(diào)節(jié)調(diào)零電阻RW，使Uo=0。然后先閉合K2，再斷開K1，準(zhǔn)備開始工作。當(dāng)連接輸入信號UI之后，將K2斷開后，積分開始。三、 實(shí)

5、驗(yàn)設(shè)備與元件1模擬電路實(shí)驗(yàn)箱（型號：THM-1） 2信號發(fā)生器（型號：XD22）3雙蹤示波器（型號：XJ4241） 4交流毫伏表（型號：GB-9）5數(shù)字萬用表（型號：DT890） 6. 集成運(yùn)算放大器 A74117. 電阻器 若干 8電解電容器 若干9. 調(diào)零電位器：使用實(shí)驗(yàn)箱中的10K多圈電位器。運(yùn)算放大器A741接腳圖（有字的面向上）圖6-6 A741接腳圖四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容圖6-7 直流信號源實(shí)驗(yàn)在“模擬電路實(shí)驗(yàn)箱”上做。實(shí)驗(yàn)前要認(rèn)清運(yùn)算放大器各管腳的位置（見圖6-6）。用萬用表直流電壓檔測量實(shí)驗(yàn)箱穩(wěn)壓電源輸出的12V端，電源正確方能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。關(guān)閉電源后方可與器件進(jìn)行連接。嚴(yán)禁正負(fù)電源接反或輸

6、出端短路，否則會燒毀器件。實(shí)驗(yàn)前，在實(shí)驗(yàn)箱的適當(dāng)位置按圖6-7預(yù)先連接一個直流信號源，供實(shí)驗(yàn)中使用。（一）反相比例器：1實(shí)驗(yàn)電路見圖6-1，如圖正確連接電路，運(yùn)算放大器由實(shí)驗(yàn)箱上的12V電源供電。（再次提醒：關(guān)閉電源后連線）。將輸入端對地短路后調(diào)節(jié)調(diào)零電位器RW，使Ui=0時，Uo=0。如果不能調(diào)零，說明電路連接有誤，首先排除故障。將低頻信號發(fā)生器的輸出頻率調(diào)至100HZ，0.5V，與反相比例器實(shí)驗(yàn)電路的Ui端連接。實(shí)驗(yàn)電路的輸出端連接電子管毫伏計和示波器。2開啟電源，觀察Uo與Ui的相位關(guān)系，用電子管毫伏計讀取輸出電壓的值，記入表6-1。表6-1 Ui=0.5V f=100HZ Ui(V)U

7、o(V)UiUoAutt實(shí)測值計算值（二）同相比例器：1 按圖6-2連接實(shí)驗(yàn)電路，組成同相比例器。實(shí)驗(yàn)步驟同反相比例器，將結(jié)果記入表6-2。表6-2格式同表6-1。2 將圖6-2中的R1斷開，形成跟隨器電路，重復(fù)上述內(nèi)容。結(jié)果不必記錄。（三）反相加法器：1 按圖6-3連接實(shí)驗(yàn)電路，首先進(jìn)行調(diào)零。2 使用前面連接的直流信號源作為輸入信號，加法器的Ui1、Ui2分別與直流信號源的對應(yīng)端連接，Ui3接地。Ui1、Ui2值由實(shí)驗(yàn)者確定，應(yīng)注意合理選擇Ui1、Ui2的值使運(yùn)算放大器工作在線性放大區(qū)。用數(shù)字式萬用表的直流電壓檔測量Ui1、Ui2及Uo的幾組值記入表6-3表6-3Ui1(V)Ui2(V)Uo

8、(V)（四）差動放大器（加減運(yùn)算電路）：1按圖6-4連接實(shí)驗(yàn)電路，首先進(jìn)行調(diào)零。2使用前面連接的直流信號源作為輸入信號，差動放大器的Ui1、Ui2分別與直流信號源的對應(yīng)端連接。Ui1、Ui2值由實(shí)驗(yàn)者確定，應(yīng)注意合理選擇Ui1、Ui2的值使運(yùn)算放大器工作在線性放大區(qū)。用數(shù)字式萬用表的直流電壓檔測量Ui1、Ui2及Uo的幾組值記入表6-4表6-4Ui1(V)Ui2(V)Uo(V)（五）反相積分器（反相積分電路）：實(shí)驗(yàn)電路如圖6-5所示1打開K2 ，閉合K1 ，積分器的輸入端接地，對運(yùn)放進(jìn)行調(diào)零。2調(diào)零完成后，再打開K1，閉合K2 ，使UO（0）0。3預(yù)先調(diào)好直流輸入電壓Ui0.2V ，接入實(shí)驗(yàn)電路，再打開K2 ，然后用數(shù)字萬用表的直流電壓檔測輸出電壓UO 每隔5秒讀一次UO ，記入表6-5 ，直到Uo不繼續(xù)明顯增大為止。 表 6-5t (s) 0 5 10 15 20 25 30 35 40UO(V)五、實(shí)驗(yàn)報告1整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，畫出波形圖（注意波形間的相對關(guān)系）。2將理論計算結(jié)果和實(shí)測數(shù)據(jù)相比較，分析產(chǎn)生誤差的原因。3分析討論實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的現(xiàn)象和問題。六、預(yù)習(xí)要求1復(fù)習(xí)集成運(yùn)放線性應(yīng)用部分內(nèi)容，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)電路參數(shù)計算電路輸