實驗四 集成運算放大器的基本應用

1、真誠為您提供優(yōu)質參考資料，若有不當之處，請指正。實驗四 集成運算放大器的基本應用 模擬運算電路 一、實驗目的1、研究由集成運算放大器組成的比例、加法、減法和積分等基本運算電路的功能。2、了解運算放大器在實際應用時應考慮的一些問題。二、實驗原理集成運算放大器是一種具有高電壓放大倍數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，可以靈活地實現各種特定的函數關系。在線性應用方面，可組成比例、加法、減法、積分、微分、對數等模擬運算電路。1.理想運算放大器特性在大多數情況下，將運放視為理想運放，就是將運放的各項技術指標理想化，滿足下列條件的運算放大器稱為理想運放。開環(huán)

2、電壓增益Aud=輸入阻抗ri=輸出阻抗ro=0帶寬 fBW=失調與漂移均為零等。2.理想運放在線性應用時的兩個重要特性（1）輸出電壓UO與輸入電壓之間滿足關系式UOAud（U+U）由于Aud=，而UO為有限值，因此，U+U0。即U+U，稱為“虛短”。（2）由于ri=，故流進運放兩個輸入端的電流可視為零，即IIB0，稱為“虛斷”。這說明運放對其前級吸取電流極小。上述兩個特性是分析理想運放應用電路的基本原則，可簡化運放電路的計算。3.基本運算電路（1) 反相比例運算電路電路如圖71所示。對于理想運放， 該電路的輸出電壓與輸入電壓之間的關系為 為了減小輸入級偏置電流引起的運算誤差，在同相輸入端應接入

3、平衡電阻R2R1 / RF。（2)反相加法電路電路如圖72所示，輸出電壓與輸入電壓之間的關系為 R3R1 / R2 / RF（3) 同相比例運算電路圖73(a)是同相比例運算電路，它的輸出電壓與輸入電壓之間的關系為 R2R1 / RF當R1時，UOUi，即得到如圖73(b)所示的電壓跟隨器。圖中R2RF，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（4) 差動放大電路（減法器）對于圖7-4所示的減法運算電路，當R1R2，R3RF時， 有如下關系式 三、實驗設備與器件序號名 稱型號與規(guī)格數量備注1 直流電源12V 12函數信號發(fā)生器 13 交流毫伏表1

4、4 直流電壓表1 5集成運算放大器A74118電阻器若干若干四、實驗電路圖（1）反相比例運算電路和反相加法運算電路圖71 反相比例運算電路 圖72 反相加法運算電路 圖71 反相比例運算電路 圖72 反相加法運算電路（2）同相比例運算電路(a) 同相比例運算電路 (b) 電壓跟隨器 圖7-3 同相比例運算電路4) 差動放大電路（減法器）圖74 減法運算電路 圖7-5 積分運算電路圖74 減法運算電路 圖7-5 積分運算電路四、實驗步驟 1、反相比例運算電路 （1) 按圖71連接實驗電路，接通12V電源，輸入端對地短路，進行調零和消振。 (2) 輸入f100Hz，Ui0.5V的正弦交流信號，測量

5、相應的UO，并用示波器觀察U0和Ui的相位關系，記入表7-1。 2、同相比例運算電路 （1）按圖73(a)連接實驗電路。實驗步驟同內容1，將結果記入表72。(2) 輸入f100Hz，Ui0.5V的正弦交流信號，測量相應的UO，并用示波器觀察U。和Ui的相位關系，記入表7-2。 3、 反相加法運算電路(1)按圖72連接實驗電路。調零和消振。(2）從2個-5v+5v的直流電源分別輸入自擬的電壓作為Ui1和Ui2輸入信號,測量輸出電壓U0,分別填入表7-3中。4、減法運算電路 (1) 按圖74連接實驗電路。調零和消振。(2) 采用直流輸入信號，實驗步驟同內容3，記入表74。五、數據表格及數據表7-1

6、 實驗數據表一（Ui0.5V，f100Hz ）Ui（V）U0（V）ui波形uO波形AV0.20-2.11實測值計算值10.5510表72 實驗數據表二（Ui0.5Vf100Hz ）Ui（V）UO(V)ui波形uO波形AV0.232.74實測值計算值11.9111表7-3 實驗數據表三Ui1(V)0.20.3-0.2-0.2-0.3Ui2(V)0.2-0.20.3-0.20.3UO(V)-4.30-1.26-1.193.80-0.21表74 實驗數據表四Ui1(V)0.2-0.20.1-0.30.3Ui2(V)0.10.1-0.2-0.30.3UO(V)-1.142.97-3.020.12-0.

7、14六、數據處理及分析誤差分析：將實驗實際所得的公式與代入已知量的理論公式相比較。(1)、反相比例運算電路理論公式U010Ui 實驗所得 U010.55Ui分析：兩公式系數較為接近，其中實驗測得的系數比理論值稍大，可見實際情況與理論較為相符。偏大的可能是由于電路構造上的系統(tǒng)誤差、個人誤差、電路板上的電阻的標稱值與實際值存在差異等引起誤差。 (2)、同相輸入比例運算電路 理論公式 U011 Ui 實驗所得U011.91 U分析：兩公式系數較為接近，其中實驗測得的系數比理論值稍大，可見實際情況與理論較為相符。偏大的可能是由于電路構造上的系統(tǒng)誤差、個人誤差及電路板上的電阻與實際值存在差異等引起誤差。

8、(3)、反相加法運算電路根據表三的數據及反相加法運算電路的理論公式U0-（10Ui1 +10Ui2），計算可知測得的數據與理論值存在一定的差值，但差值并不是很大，符合要求，存在誤差的因素有電路內部的系統(tǒng)誤差、個人操作誤差、電路構造上的系統(tǒng)誤差。 (4)、減法運算電路根據表四的數據及減法運算電路的理論公式U010（Ui2- Ui1），計算可知測得的數據與理論值存在一定的差值，但差值并不是很大，符合要求，誤差的產生與系統(tǒng)誤差和整個電路的構造有關。七、實驗所得結論通過實驗可以知道，進一步證實了理想集成運放外接負反饋電路后，其輸出電壓與輸入電壓之間的關系只與外接電路的參數有關，而與集成運放電路無關。八

9、、思考及心得1、 為了不損壞集成塊，實驗中應注意什么問題？答：（1）注意芯片管腳的排列順序，不能插錯；（2）芯片的電源不能接錯。2、心得體會去到實驗室時，我看著儀器，然后與實驗紙上實驗圖對比，但是看了好久都看不懂，我不知道-12V從哪里來。后來，在老師的講解中，我明白了。我知道了-12V是怎么連出來的，也知道了電路的連接，這次的實驗，在連接方面要注意集成塊的連接，不能混亂順序或者插錯，否則會損壞集成塊。在做這個實驗的過程中，不能順便亂連線，會破壞儀器。這個實驗最難的方面是連接，連接得線太多了，而且集成塊芯片的管腳很多，要區(qū)分哪個是與2號連接，哪個是與3號連接，哪個是與6號連接，還有就是那些需要接地等等。在這個實驗的過程中，多虧了老師給的那個集成運算放大器MA741管腳圖，若果沒有它，我們也不能那么快就連接好。此外，在實驗的過程中，我和自己的伙伴細心的看實驗圖，認真的連接每一根線，在這個過程中，我們合作的很好，因此，很快就把實驗做完了，而且，做的還不錯，沒有太大的問題。這讓我真正的體會到團結就是力量。本次實驗是關于集成放大器的，通過實驗形象的把反相比例運算電路、同相輸入比例運算電路、反相加法運算電路、減法運算電路的運算關系展現出來，讓我的影響無比深刻。本次實驗，讓我學會了，做實驗前，要