實驗集成運算放大器應用加減運算電路設計PPT課件

1、一、實驗目的（l）掌握運算放大器構成比例、求和運算電路的結構特點。（2）掌握集成運算放大器的設計方法。第1頁/共24頁二、實驗原理 運算放大器是具有兩個輸人端、一個輸出端的高增益、高輸人阻抗的電壓放大器。在它的輸出端和輸人端之間加上反饋網(wǎng)絡，則可實現(xiàn)各種不同的電路功能，如反饋網(wǎng)絡為線性電路時，運算放大器的功能有：放大、加、減、微分和積分等；如反饋網(wǎng)絡為非線性電路時可實現(xiàn)對數(shù)、乘和除等功能；還可組成各種波形形成電路，如正弦波、三角波、脈沖波等波形發(fā)生器。在線性應用中，分析電路遵循的原則是：虛短和虛斷。 虛短：認為流入運放兩個輸入端的電流近似為零。 虛斷：認為運放兩個輸入端的電壓近似相等（U+U）

2、。第2頁/共24頁 使用運算放大器時，調節(jié)零點和相位補償是必須注意的兩個問題。為了提高集成運算放大器的運算精度，消除因失調電壓和失調電流引起的誤差，必須采取調零技術，保證運算放大器輸人為零時，輸出也為零。一般運算放大器具有外接調零端，例如F007或A741，它的調零電路如圖61所示。第3頁/共24頁圖61 A741調零電路第4頁/共24頁1 反相比例放大器 電路如圖62所示，當開環(huán)增益為（大于104以上）時，反相比例放大器的閉環(huán)電壓增益為： 由上式可知，選用不同的電阻比值，Auf可以大于l，也可以小于1，若取RFR1，則放大器的輸出電壓等于輸入電壓的負值，也稱為反相跟隨器。第5頁/共24頁 圖

3、62 反相比例放大器第6頁/共24頁2 同相比例放大器 電路如圖63所示，當運算放大器開環(huán)增益足夠大時（大于104），同相比例放大器的閉環(huán)電壓增益為： 由上式可知，Auf恒大于l。若R1時，Auf為1，于是同相比例放大器轉變?yōu)橥喔S器。第7頁/共24頁 圖63 同相比例放大器 第8頁/共24頁3加法器 電路如圖64所示。當運算放大器開環(huán)增益足夠時，運算放大器的輸人端為虛地，三個輸入電壓可以彼此獨立地通過自身的輸入回路電阻轉換為電流，能精確地實現(xiàn)代數(shù)相加運算。根據(jù)虛斷和虛短的概念，有FOiiiRURURURU332211332211iFiFiFOURRURRURRU第9頁/共24頁4 減法器

4、電路如圖65所示。當運算放大器開環(huán)增益足夠大時，輸出電壓Uo為： 在電阻值嚴格匹配的情況下，電路具有較高的共模抑制能力。第10頁/共24頁 圖65 減法器電路 第11頁/共24頁三、實驗儀器及設備 （1）低頻信號發(fā)生器 1臺 （2）晶體管毫伏表 1臺 （3）雙蹤示波器 1臺 （4）雙路穩(wěn)壓電源 1臺 （5）數(shù)字式萬用表 l塊 （6）微型計算機系統(tǒng) 1套第12頁/共24頁四、實驗內容及步驟1反相放大器 實驗電路按圖66連接，使其滿足下列關系式：iOUU10第13頁/共24頁 圖66 反相比例放大器第14頁/共24頁在該比例放大器的輸人端加人下列電壓值測出放大器的輸出電壓值。第15頁/共24頁2

5、同相跟隨器 實驗電路按圖67連接，使其滿足下列關系式： 在該放大器的輸人端加人下列電壓值,第16頁/共24頁第17頁/共24頁第18頁/共24頁3 反相加法器 實驗電路按圖68連接，使其滿足下列關系式)(1021iiOUUU第19頁/共24頁 圖68 加法器電路第20頁/共24頁 在該放大器的輸人端加人下列電壓值,加人Ui10.5V，Ui21V，Ui31.5V時，測出輸出電壓值Uo。第21頁/共24頁4 設計加減法電路 （1）設計一個加法電路，使其滿足下列關系式：。 輸入信號Ui1、Ui2都是頻率為1kHz的正弦信號，幅度分別為U1p-p100mV，U2p-p200mV，觀測輸出是否滿足設計要求。 輸入信號Ui1是頻率為1kHz，幅度為U1p-p100mV的正弦信號，Ui2是直流電壓（0.5V），觀測輸出是否滿足設計要求（注意輸入信號中有直流電壓使輸出信號中含有直流分量后與輸出為純交流信號的不同）。（1）設計一個加法電路，使其滿足下列關系式： 通過軟件模擬仿真，修改電路中電阻值，以滿足設計指標的要求。安裝設計好的電路，加人Ui10.5V，Ui21V，Ui31.5V時，測出輸出電壓值Uo。3214210iiiOUUUU第22頁/共24頁五、思考題 （1）運算放大器作比例放大時，R1與RF的阻值誤差為10%，試問如何分析和計算電壓增益的誤差。 （2）運算放大器作精密放大時