廈門大學(xué)電子技術(shù)實驗八集成運算放大器的運用——運算器

1、實驗報告實 驗 名 稱：實驗八 集成運算放大器的運用運算器系別： 班號： 實驗組別： 實 驗 者 姓 名： 學(xué) 號： 實 驗 日 期：實驗報告完成日期： 指導(dǎo)教師意見：目錄二、實驗原理3三、實驗儀器6四、實驗內(nèi)容及數(shù)據(jù)61. 反相放大器62. 同相放大器83. 加法器104. 減法器115. 積分器13五、 實驗總結(jié)14一、實驗?zāi)康?. 熟悉集成運算放大器的性能和使用方法2. 掌握集成運放構(gòu)成基本的模擬信號運算電路二、實驗原理集成運算放大器是一種高增益、高輸入阻抗、低輸出阻抗的直流放大器。若外加反饋網(wǎng)絡(luò)，便可實現(xiàn)各種不同的電路功能。例如，施加線性負反饋網(wǎng)絡(luò)，可以實現(xiàn)放大功能，以及加、減、微分、

2、積分等模擬運算功能；施加非線性負反饋網(wǎng)絡(luò)，可以實現(xiàn)乘、除、對數(shù)等模擬運算功能以及其他非線性變換功能。本實驗采用TL082型集成運算放大器，其管腳如圖1所示。注意：在使用過程中，正、負電源不能接反，輸出端不能碰電源，接錯將會燒壞集成運算放大器。1、反相放大器：在理想的條件下，反相放大器的閉環(huán)電壓增益為：由上式可知：閉環(huán)電壓增益的大小完全取決于電阻的比值RF/R1。電阻值的誤差，將是測量誤差的主要來源。當(dāng)取RF = R1，則放大器的輸出電壓等于輸入電壓的負值，即：。此時反相放大器起反向跟隨器的作用。2、同相放大器：在理想條件下，銅線放大器的閉環(huán)電壓增益為： 3、電壓跟隨器：電路如圖4所示，它是在同

3、相放大器的基礎(chǔ)上，當(dāng)R1時，Avf1，同相放大器就轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷焊S器。它是百分之百電壓串聯(lián)負反饋電路，具有輸入阻抗高、輸入阻抗低、電壓增益接近1的特點。圖4中，由于反相端與輸出端直接相連，當(dāng)輸入電壓超過共模輸入電壓允許值時，則會發(fā)生嚴重的堵塞現(xiàn)象，為了避免發(fā)生這種現(xiàn)象，通常采用圖5所示的電壓跟隨器改進電路。并令R2=R1|Rf=9.1K。 3、反相加法器：在理想條件下，輸出電壓為：，當(dāng)R1=R2時，上式簡化為：。4、減法器：在理想條件下，若R1=R2，RF=R3時，輸出電壓為：若RF=R1,，則VO=VI2-VI1，故此電路又稱模擬減法器。5、積分器：輸入（待積分）信號加到反相輸入端，在理想情況

4、下，如果電容兩端的初始電壓為零，則輸出電壓為：當(dāng)Vi(t)是幅值為Ei的階躍電壓時，此時，輸出電壓VO(t)隨時間線性下降。當(dāng)Vi(t)時峰值振幅為ViP的矩形波時，VO(t)的波形為三角波。如圖8(b)所示，根據(jù)上式，輸出電壓的峰峰值為：在實際實驗電路中，通常在積分電容C的兩端并接反饋電阻RF，其作用是引入直流負反饋，目的是減小運放輸出直流漂移。但是RF的存在對積分器的線性關(guān)系有影響，因此，RF不宜取太小，一般取100K為宜。三、實驗儀器1. 示波器一臺2. 函數(shù)發(fā)生器一臺3. 數(shù)字萬用表一臺4. 電子學(xué)實驗箱一臺5. 交流毫伏表一臺四、實驗內(nèi)容及數(shù)據(jù)1. 反相放大器：（1）按圖2搭接電路，

5、先測量RF=101.60K，R1=9.87K，計算得AVF= -10.29（2）輸入直流信號電壓VI1（實驗箱），用數(shù)字電壓表DCV檔分別測量VI和VO記入表1，并計算電壓放大倍數(shù)AVF（3）將輸入信號改為頻率1kHz的正弦波，當(dāng)Vip-p=1.5V時，用雙蹤示波器同時定量觀察VI和VO，在同一時間坐標(biāo)上畫出輸入輸出波形。在測量過程中，輸出端不應(yīng)有削波失真或自激干擾現(xiàn)象，并計算AVF表一 反相放大器測量表直流（V）交流（V）波形ViVoAvVip-pVop-pAV反相放大器0.783-8.098-10.341.5716.510.5反相，圖9、圖10放大倍數(shù)測量值與理論值之間的相對誤差：圖9 實

6、驗中觀察到的波形2. 同相放大器：（1）按圖3搭接電路，測量RF=101.60K，R1=9.87K，計算AVF=11.29（2）輸入直流信號電壓VI1（實驗箱），用數(shù)字電壓表DCV檔分別測量VI和VO記入表中，并計算電壓放大倍數(shù)AVF（3）將輸入信號改為頻率1kHz的正弦波，當(dāng)Vip-p=1.5V時，用雙蹤示波器同時定量觀察VI和VO，在同一時間坐標(biāo)上劃出輸入輸出波形。輸出端不應(yīng)有削波失真或自激干擾現(xiàn)象，并計算AVF 直流（V）交流（V）波形ViVoAvVip-pVop-pAV同相放大器0.7838.88511.341.5418.111.75同相，圖11、圖12表二 同相放大器測量表放大倍數(shù)測

7、量值與理論值之間的相對誤差：圖11 實驗中觀察到的波形3. 加法器：（1）根據(jù)圖6電路，求出R3=4.76K。并測量得R1=9.747 K，R2=9.921 K，R3=4.602 K。（2）搭接電路；VI1輸入直流電壓0.2V、VI2輸出交流電壓Vi2p-p=400mV(f=1kHz)（3）用數(shù)字表DCV、ACV分別測量VO，并用雙蹤示波器觀察并定量畫出波形V。表三 反相加法器測量表Vi1Vi2p-pVo波形DCVACV反相加法器0.20.4-2.004V1.469V反相，圖13、14圖13 反相加法器實驗波形4. 減法器：（1）根據(jù)上面的圖，R1=9.952K，R2=9.953K，R3=10

8、2.23K（2）按圖搭接電路；VI1輸入直流電壓0.2V、VI2輸出交流電壓VI2P-P=400mV（f=1kHz）（3）用數(shù)字表DCV、ACV分別測量VO，并用雙蹤示波器觀察并定量畫出波形V。表四 減法器測量表Vi1Vi2p-pVo波形DCVACV減法器0.20.4-1.981V1.498V同相，圖15、16圖15 減法器實驗波形5. 積分器：（1）按圖8搭接實驗電路；（2）從信號發(fā)生器輸出方波信號作Vi，頻率f=1kHz，用雙線示波器同時觀察Vi和VO的波形。要求Vip-p=1V，占空比1/2。在同一時間坐標(biāo)上畫出輸入、輸出波形，并定量記下Vi、VO和周期T，并與理論計算Vop-p進行比較。圖15 實驗波形圖Vip-p =1.030V，VOp-p = 2.61V，T=999.0s5、 實驗總結(jié)1、 在測量過程中要注意觀察