實驗七 集成運算放大器的線性應(yīng)用

1、電子電路開放實驗實驗七 集成運算放大器的線性應(yīng)用一、設(shè)計目的 1學(xué)習(xí)運算放大器三種輸入組態(tài)的基本應(yīng)用，深刻理解“虛地”、“虛短”、“虛斷”的基本概念。2. 掌握集成運算放大器組成的反相放大、同相放大、差動放大和積分運算電路。 3熟悉A741的管腳并掌握基于A741運算電路的組成，并能驗證運算的功能。二、實驗原理集成運算放大器是一種高增益的直接耦合放大器，在眾多的模擬集成電路中，它是最基本、用途最為廣泛的一種放大器件。按照性能的不同，分為通用型和專用型。本次實驗選用的是通用型集成運算放大器 ，它是一種具有內(nèi)部頻率補償，有短路保護等特點的高性能集成運算放大器。其管腳排列如圖4.12.1(a)所示，

2、圖4.12.l(b)為其調(diào)零電路。（a） （b）圖5.0 A741集成運算放大器（a）管腳排列 （b）調(diào)零電路本次實驗為集成運算放大器的線性應(yīng)用。集成運算放大器在線性應(yīng)用時，均構(gòu)成深度負反饋工作狀態(tài)，由于集成運算放大器參數(shù)接近理想值，所以輸入輸出關(guān)系由外部電路決定。在深度負反饋工作狀態(tài)下，在某些頻率可能產(chǎn)生附加相移，使電路工作不穩(wěn)定，因而需要考慮頻率補償問題。當放大含有直流分量的信號時，為了補償輸入失調(diào)電壓的影響，保證零輸入時為零輸出，必須考慮調(diào)零問題。電路結(jié)構(gòu)及說明 1反相放大器電路結(jié)構(gòu)：理想條件下，表達式：。由于反相輸入組態(tài)為深度并聯(lián)負反饋，閉環(huán)輸入電阻下降為外接電阻 ，設(shè)計放大電路時，需

3、根據(jù)對輸入阻抗的要求，適當選擇 、 ，一般阻值不能取得過大，以免引起較大的失調(diào)溫漂。說明：時電路保持平衡。 2同相放大器電路結(jié)構(gòu) 理想條件下，表達式：。說明： ，電路保持平衡，減少輸入引起失調(diào)電壓的誤差。3反相比例加法器電路結(jié)構(gòu)右圖為反相求和放大電路（反相加法器），電路的輸入輸出關(guān)系為：由于為反相輸入組態(tài)，求和點反相輸入端為虛地，各路輸入電壓彼此獨立，因此當一路輸入電壓為零時，則在其輸入電阻上無壓降，不影響其它路的求和運算。4差動減法器電路結(jié)構(gòu)圖4.12.2(d)為差動放大電路（減法器），當，時，電路的輸入輸出關(guān)系為： 5反相積分器電路結(jié)構(gòu)理想條件下，表達式：。說明：輸入方波信號，輸出是輸入對

4、時間的積分，負號表示輸入與輸出反相。當輸入電壓為方波時，輸出電壓為三角波，其輸出電壓的峰值為： （1）C為反饋元件。為分流電阻,它是給直流反饋提供通路避免失調(diào)電壓在輸出端產(chǎn)生積累電荷，使積分器產(chǎn)生飽和，取大些可改善積分線性。（2）保持電路平衡。（3）當選擇時間常數(shù)時，那么：。（其中T表示信號頻率的周期） 三、實驗儀器1. 直流穩(wěn)壓電源 2函數(shù)信號發(fā)生器 3示波器 4數(shù)字萬用表 5元件清單反相比例QuantityDescriptionRefDes1RESISTOR, 100k 2%R32RESISTOR, 10k 2%R2, R11OPAMP, 741U1同相比例QuantityDescript

5、ionRefDes2RESISTOR, 100k 2%R4, R32RESISTOR, 10k 2%R2, R11OPAMP, 741U1反相求和QuantityDescriptionRefDes4RESISTOR, 10k 2%R4, R3, R2, R11OPAMP, 741U1差分QuantityDescriptionRefDes4RESISTOR, 10k 2%R4, R3, R2, R11OPAMP, 741U1反相積分QuantityDescriptionRefDes1RESISTOR, 100k 2%R32RESISTOR, 10k 2%R2, R11OPAMP, 741U1四、

6、實驗內(nèi)容及步驟 1準備工作(1)熟悉各實驗電路，了解A741及各元件的作用與功能。(2)調(diào)節(jié)雙路穩(wěn)壓電源的兩路輸出分別為12V，然后按右圖接成共地輸出的正、負12V電源。2. 反相放大電路(1)按圖5.1接線，取，組成反相放大電路。(2) 輸入端加1kHz的正弦信號，在輸出電壓不失真的情況下，用雙蹤示波器觀察輸入、輸出電壓的相位關(guān)系。并測量放大電路的電壓放大倍數(shù)。仿真圖：3.同相放大電路按圖5.2接線，取，組成同相放大電路。實驗內(nèi)容和步驟同反相放大電路。4.加法運算電路按圖5.3接線，取，組成反相加法運算電路。用信號源提供的兩個交流信號驗證加法關(guān)系并記錄。5差動放大電路按圖5.4接線，取，組成

7、差動放大運算電路。用信號源提供的兩個交流信號驗證加法關(guān)系并記錄。6反相積分運算電路按圖5.5接線，取，組成反相積分運算電路。輸入峰峰值=0.4V，頻率為10kHz的方波信號，用雙蹤示波器同時觀察,在同一個坐標軸上畫出輸入，輸出的波形并記錄的峰峰值。五、預(yù)習(xí)要求1查閱集成電路數(shù)據(jù)手冊，了解A741的性能參數(shù)和管腳排列及使用方法。2認真復(fù)習(xí)有關(guān)運放應(yīng)用方面的理論知識。3設(shè)計并畫出實驗電路圖，標明各元器件數(shù)值和型號。4事先計算好實驗內(nèi)容中的有關(guān)理論值，以便和實驗測量值比較。六、實驗報告要求1列出各實驗電路的設(shè)計步驟及元件計算值。2列表整理實驗數(shù)據(jù)，并與理論值進行比較、分析和討論。3用坐標紙描繪觀察到的各個信號波形和頻率特性曲線。4實驗心得體會。5回答思