實(shí)驗(yàn)五模電指導(dǎo)書

1、 實(shí)驗(yàn)六集成運(yùn)算放大器的基本應(yīng)用實(shí)驗(yàn)六集成運(yùn)算放大器的基本應(yīng)用 模擬運(yùn)算電路模擬運(yùn)算電路一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊?、?shí)驗(yàn)?zāi)康?、研究由集成運(yùn)算放大器組成的比例、加法、減法和積分等基本運(yùn)算電路的功能。2、了解運(yùn)算放大器在實(shí)際應(yīng)用時應(yīng)考慮的一些問題。二、實(shí)驗(yàn)原理二、實(shí)驗(yàn)原理集成運(yùn)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(dāng)外部接入不同的線性或非線性元器件組成輸入和負(fù)反饋電路時，可以靈活地實(shí)現(xiàn)各種特定的函數(shù)關(guān)系。在線性應(yīng)用方面，可組成比例、加法、減法、積分、微分、對數(shù)等模擬運(yùn)算電路。理想運(yùn)算放大器特性在大多數(shù)情況下，將運(yùn)放視為理想運(yùn)放，就是將運(yùn)放的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)理想化，滿足下列條件的運(yùn)算放大器稱為理

2、想運(yùn)放。開環(huán)電壓增益Aud=輸入阻抗ri=輸出阻抗ro=0帶寬 fBW=失調(diào)與漂移均為零等。理想運(yùn)放在線性應(yīng)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(guān)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(jìn)運(yùn)放兩個輸入端的電流可視為零，即IIB0，稱為“虛斷”。這說明運(yùn)放對其前級吸取電流極小。 上述兩個特性是分析理想運(yùn)放應(yīng)用電路的基本原則，可簡化運(yùn)放電路的計(jì)算?；具\(yùn)算電路1) 反相比例運(yùn)算電路電路如圖81所示。對于理想運(yùn)放， 該電路的輸出電壓與輸入電壓之間的關(guān)系為 FOi1RUUR 為了減小輸入級偏置電流引起的運(yùn)

3、算誤差，在同相輸入端應(yīng)接入平衡電阻R2R1 / RF。圖81 反相比例運(yùn)算電路 圖82 反相加法運(yùn)算電路2)反相加法電路 電路如圖82所示，輸出電壓與輸入電壓之間的關(guān)系為)URRURR(Ui22Fi11FOR3R1 / R2 / RF 3) 同相比例運(yùn)算電路 圖83(a)是同相比例運(yùn)算電路，它的輸出電壓與輸入電壓之間的關(guān)系為i1FO)URR(1U R2R1 / RF 當(dāng)R1時，UOUi，即得到如圖83(b)所示的電壓跟隨器。圖中R2RF，用以減小漂移和起保護(hù)作用。一般RF取10K， RF太小起不到保護(hù)作用，太大則影響跟隨性。(a) 同相比例運(yùn)算電路 (b) 電壓跟隨器圖8-3 同相比例運(yùn)算電路

4、4) 差動放大電路（減法器）對于圖8-4所示的減法運(yùn)算電路，當(dāng)R1R2，R3RF時， 有如下關(guān)系式)U(URRUi1i21FO圖84 減法運(yùn)算電路圖 8-5 積分運(yùn)算電路 5) 積分運(yùn)算電路反相積分電路如圖85所示。在理想化條件下，輸出電壓uO等于 tOoiC11u (t)u dtu (o)R C式中uC(o)是t0時刻電容C兩端的電壓值，即初始值。如果ui(t)是幅值為E的階躍電壓，并設(shè)uc(o)0，則 tOo111Eu (t)Edt-tR CR C 即輸出電壓 uO(t)隨時間增長而線性下降。顯然RC的數(shù)值越大，達(dá)到給定的UO值所需的時間就越長。積分輸出電壓所能達(dá)到的最大值受集成運(yùn)放最大輸

5、出范圍的限值。 在進(jìn)行積分運(yùn)算之前，首先應(yīng)對運(yùn)放調(diào)零。為了便于調(diào)節(jié)，將圖中K1閉合，即通過電阻R2的負(fù)反饋?zhàn)饔脦椭鷮?shí)現(xiàn)調(diào)零。但在完成調(diào)零后，應(yīng)將K1打開，以免因R2的接入造成積分誤差。K2的設(shè)置一方面為積分電容放電提供通路，同時可實(shí)現(xiàn)積分電容初始電壓uC(o)0，另一方面，可控制積分起始點(diǎn)，即在加入信號ui后， 只要K2一打開， 電容就將被恒流充電，電路也就開始進(jìn)行積分運(yùn)算。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備與器件三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備與器件1、12V直流電源2、函數(shù)信號發(fā)生器3、交流毫伏表 4、直流電壓表5、集成運(yùn)算放大器A7411 電阻器、電容器若干。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)前要看清運(yùn)放組件各管腳的位置；切忌正、負(fù)電

6、源極性接反和輸出端短路，否則將會損壞集成塊。1、反相比例運(yùn)算電路1) 按圖81連接實(shí)驗(yàn)電路，接通12V電源，輸入端對地短路，進(jìn)行調(diào)零和消振。2) 輸入f1000Hz，Ui0.5V的正弦交流信號，測量相應(yīng)的UO，并用示波器觀察uO和ui的相位關(guān)系，記入表8-1。表8-1Ui0.5V，f1000Hz2、同相比例運(yùn)算電路1) 按圖83(a)連接實(shí)驗(yàn)電路。實(shí)驗(yàn)步驟同內(nèi)容1，將結(jié)果記入表82。 2) 將圖83(a)中的R1斷開，得圖83(b)電路重復(fù)內(nèi)容1)。表82Ui0.5Vf1000Hz3、 反相加法運(yùn)算電路 按圖82連接實(shí)驗(yàn)電路。調(diào)零和消振。 2) 輸入信號采用直流信號，圖86所示電路為簡易直流信

7、號源，由實(shí)驗(yàn)者自行完成。實(shí)驗(yàn)時要注意選擇合適的直流信號幅度以確保集成運(yùn)放工作在線性區(qū)。用直流電壓表測量輸入電壓Ui1、Ui2及輸出電壓UO，記入表83。圖86 簡易可調(diào)直流信號源表8-3 反向加法運(yùn)算4、減法運(yùn)算電路1) 按圖84連接實(shí)驗(yàn)電路。調(diào)零和消振。2) 采用直流輸入信號，實(shí)驗(yàn)步驟同內(nèi)容3，記入表84。 表845、積分運(yùn)算電路實(shí)驗(yàn)電路如圖85所示。1)打開K2，閉合K1，對運(yùn)放輸出進(jìn)行調(diào)零。 2)調(diào)零完成后，再打開K1，閉合K2，使uC(o)0。3)預(yù)先調(diào)好直流輸入電壓Ui0.5V，接入實(shí)驗(yàn)電路，再打開K2，然后用直流電壓表測量輸出電壓UO，每隔5秒讀一次UO，記入表8-5，直到UO不繼續(xù)明顯增大為止。 表85 五、實(shí)驗(yàn)總結(jié)五、實(shí)驗(yàn)總結(jié)1、 整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，畫出波形圖（注意波形間的相位關(guān)系）。2、 將理論計(jì)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(jì)算各電路輸出電壓的理論值。 2、 在反相加法器中，如Ui1 和Ui2 均采用直流信號，并選定Ui21V，當(dāng)考慮到運(yùn)算放大