實驗一集成運算放大器基本運算電路.doc

實驗一 集成運算放大器基本運算電路一、實驗目的1、學習集成運算放大器的使用方法。2、熟悉集成運算放大器組成的基本運算電路。3、學會集成運放電路的測試方法。二、實驗儀器ADCL-電子技術(shù)綜合實驗箱 DF1641D函數(shù)發(fā)生器V-252日立示波器DF2172B交流毫伏表MF50萬用表 6 集成運算放大器應用模塊三、預習內(nèi)容及思考問題1、復習集成運算放大器組成比例、加法、減法、積分、微分等基本運算的電路組成形式及原理。2、明確集成運算放大器使用時的注意事項。3、如何在理想條件下，分析各實驗電路輸入、輸出之間運算關(guān)系。四、實驗原理說明集成運算放大器是一種具有高電壓放大倍數(shù)的直接耦合多級放大電路。當外部接入不同的線性或非線性元器件組成輸入和負反饋電路時，可以靈活地實現(xiàn)各種特定的函數(shù)關(guān)系。在線性應用方面，可組成比例、加法、減法、積分、微分、對數(shù)等模擬信號運算電路。基本運算電路 圖7-11、反相比例運算電路電路如圖7-1所示，對于理想運放，該電路的輸出 的信號電壓與輸入信號電壓之間的關(guān)系為：其中為比例系數(shù)，“-”號表示輸出信號與輸入信號相位相反。為了減小輸入級偏置電流引起的運算誤差，在同相端應接入“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、同相比例運算電路同相比例運算電路圖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作用。一般RF取10K，RF太小起不到保護作用，太大則影響跟隨性。圖7-34、減法器電路對于圖7-4所示的減法運算電路，當， 時，有如下關(guān)系式：圖7-4 5、積分器電路積分器可以實現(xiàn)對輸入信號的積分運算。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，其中積分時間常數(shù)：。當輸入電壓是對稱方波時，輸出電壓的波形應為三角波，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)一個電阻Rf，就得到一個實用的積分電路。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，就組成了最簡單的微分器，如圖7-7所示。因為根據(jù)反相端根據(jù)反相端為“虛地”的概念，有：圖7-7又負號表示Uo與Ui反相。上式表明信號Uo與輸入信號是Ui之間可實現(xiàn) 微分運算，若輸入電壓為對稱的三角波，則輸出電壓為對稱方波。 圖7-8實用的微分電路如圖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，過大會引起微分運算誤差。五、實驗內(nèi)容及步驟1、反相比例運算關(guān)系測試 按圖7-1連接實驗電路，仔細檢查電路無誤后，再接通12V電源。（注意：實驗前要看清運放組件各管腳的位置；切忌正、負電源極性接反和輸出端短路否則將會損壞集成運放。） 接通電源后，一般情況下應先對運算放大器“調(diào)零”，（即Ui=0時，要求Uo=0）。如發(fā)現(xiàn)有自激振蕩還應“消振”，之后才可進行測試。 當電路輸入不同大小的直流電壓時，用萬用表測出相應的直流輸出電壓Uo記入表7-1中。 表7-1原始測試數(shù)據(jù)計算值（比例系數(shù)）Ui0.2V0.5V1V-0.2V-0.5V-1V實測比例系數(shù)理論比例系數(shù)Uo當輸入信號改換為f=1KHz，Ui=0.5V的正弦交流信號時。用交流毫伏表測量相應的輸出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。將測試結(jié)果記入表7-2中。表7-2原始測試結(jié)果計算值輸入正弦信號輸出正弦信號測量Au值理論Au值UiUi波形UoUo波形0.5V2、同相比例運算關(guān)系測試按圖7-3(a)連接實驗電咱，給其輸入f=1KHz，Ui=0.5V的正弦交流信號，用交流毫伏表測量相應的輸出電壓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。將測試結(jié)果記入表7-3中。 表7-3原始測試結(jié)果計算值輸入正弦信號輸出正弦信號測量Au值理論Au值UiUi波形UoUo波形0.5V3、反相加法器運算關(guān)系的測試按圖7-2連接實驗電路。給輸入端分別輸入不同的直流電壓信號時，用萬用表直流電壓檔分別測出相應的直流輸出電壓Uo，并將測量結(jié)果與理論計算值比較,記入表7-4中， 表7-4原始測試數(shù)據(jù)理論估算值Ui10.3V-0.3V0.3V-0.3VUi20.2V0.2V0.2V0.2VUo4、減法運算器運算關(guān)系的測試按圖7-4連接實驗電路。給輸入端分別輸入不同的直流電壓信號時，用萬用表測出相應的直流輸出電壓Uo,將測量結(jié)果理論計算值進行比較,記入表7-5中， 表7-5原始測試數(shù)據(jù)理論估算值Ui11V0.2V-1V0.2VUi20.5V-0.2V0.5V-0.2VUo觀察積分運算器運算關(guān)系按圖7-6所示積分器連接實驗電路。（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Ui,用雙蹤示波器同時觀測并畫出和的波形，記錄和的相位關(guān)系。觀察微分運算器的運算關(guān)系。按圖7-8所示微分器連接實驗電路。給其輸入端輸入f=1KHz,幅度為2V的三角波信號Ui,用雙蹤示波器同時