實(shí)驗(yàn)四集成運(yùn)算放大器的基本應(yīng)用

1、模擬運(yùn)算電路實(shí)驗(yàn)四集成運(yùn)算放大器的基本應(yīng)用一、實(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(shí)應(yīng)考慮的一些問(wèn)題。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(jí)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(shí)，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(duì)數(shù)等模擬運(yùn)算電路。1. 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)算放大器稱為理想運(yùn)放。開環(huán)電壓增益 Aid=x輸入阻抗ri=x輸出阻抗r

2、o=0帶寬 fbW=x失調(diào)與漂移均為零等。2. 理想運(yùn)放在線性應(yīng)用時(shí)的兩個(gè)重要特性(1) 輸出電壓UO與輸入電壓之間滿足關(guān)系式Ub= Aud ( U+ LL)由于A,d=x，而Lb為有限值，因此，L+ L0。即L+U-，稱為“虛短”。(2) 由于ri=x，故流進(jìn)運(yùn)放兩個(gè)輸入端的電流可視為零，即I ib = 0，稱為 “虛斷”。這說(shuō)明運(yùn)放對(duì)其前級(jí)吸取電流極小。上述兩個(gè)特性是分析理想運(yùn)放應(yīng)用電路的基本原則，可簡(jiǎn)化運(yùn)放電路的計(jì) 算。3. 基本運(yùn)算電路(1) 反相比例運(yùn)算電路電路如圖71所示。對(duì)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RfUb匚UR1為了減小輸入級(jí)偏置電流引起的運(yùn)算誤差，在

3、同相輸入端應(yīng)接入平衡電阻F2=R / R=o(2) 反相加法電路電路如圖7 2所示，輸出電壓與輸入電壓之間的關(guān)系為丄4)R3 = R艮/ RR1R2(3) 同相比例運(yùn)算電路圖7 3(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U。=(1 空)5R 2= R/ FFRi當(dāng)Rix時(shí)，UO= U，即得到如圖7 3(b)所示的電壓跟隨器。圖中 F2 =FF,用以減小漂移和起保護(hù)作用。一般R取10KQ, Rf太小起不到保護(hù)作用，太大則影響跟隨性(4) 差動(dòng)放大電路(減法器) 對(duì)于圖7-4所示的減法運(yùn)算電路，當(dāng)R= R, R* = R3時(shí)，有如下關(guān)系式Rf UoF(Ui2 -Uii)R1三、

4、實(shí)驗(yàn)設(shè)備與器件序號(hào)名稱型號(hào)與規(guī)格數(shù)量備注1直流電源+ 12V12函數(shù)信號(hào)發(fā)生器13交流毫伏表14直流電壓表15集成運(yùn)算放大器卩 A74118電阻器若干若干四、實(shí)驗(yàn)電路圖(1)反相比例運(yùn)算電路和反相加法運(yùn)算電路Ri 10KUli Q1IRf WOK -CZI+ 12V10KRfIOOK -hzzi+ 12V?R2 ro.ikIJ圖7 1反相UooR2 10K+I®Uo1反相加法運(yùn)算電路-12V圖7 1反相比例運(yùn)算電路圖7 2反相加法運(yùn)算電路(2)同相比例運(yùn)算電路(a)同相比例運(yùn)算電路圖7-3(b)電壓跟隨器同相比例運(yùn)算電路4)差動(dòng)放大電路(減法器)圖7-4減法運(yùn)算電路四、實(shí)驗(yàn)步驟1、反

5、相比例運(yùn)算電路(1)按圖7- 1連接實(shí)驗(yàn)電路，接通土 12V電源，輸入端對(duì)地短路，進(jìn) 行調(diào)零和消振。(2) 輸入f = 100Hz U = 0.5V的正弦交流信號(hào)，測(cè)量相應(yīng)的 UO,并用 示波器觀察U0和u的相位關(guān)系，記入表7-1。2、同相比例運(yùn)算電路(1) 按圖7- 3(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7 2。(2) 輸入f = 100Hz, U = 0.5V的正弦交流信號(hào)，測(cè)量相應(yīng)的 UO,并用 示波器觀察U。和U的相位關(guān)系，記入表7-2。(1) 按圖7-2連接實(shí)驗(yàn)電路。調(diào)零和消振。(2 )從2個(gè)-5v+5v的直流電源分別輸入自擬的電壓作為 Ui和U2輸入信 號(hào),測(cè)量輸出電

6、壓U0,分別填入表7-3中。4、減法運(yùn)算電路(1) 按圖7-4連接實(shí)驗(yàn)電路。調(diào)零和消振。(2) 采用直流輸入信號(hào)，實(shí)驗(yàn)步驟同內(nèi)容3,記入表7-4。五、數(shù)據(jù)表格及數(shù)據(jù)表7-1實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表一(U尸0.5V , f = 100Hz )U (V)U0 (V)Ui波形UO波形Av0.20-2.111實(shí)測(cè)值計(jì)算值 t t10.5510表 7-2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表二(U = 0.5V f = 100Hz )U (V)出V)Ui波形UO波形Av0.232.74J1實(shí)測(cè)值計(jì)算值1111.9111表7-3實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表三U1(V)0.20.3-0.2-0.2-0.3U2(V)0.2-0.20.3-0.20.3UO(V)-4.

7、30-1.26-1.193.80-0.21表7-4實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表四U1 (V)0.2-0.20.1-0.30.3UI2 (V)0.10.1-0.2-0.30.3Ub(V)-1.142.97-3.020.12-0.14六、數(shù)據(jù)處理及分析誤差分析：將實(shí)驗(yàn)實(shí)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(yùn)算電路理論公式U0 = 10UI實(shí)驗(yàn)所得U0 = 10.55U分析：兩公式系數(shù)較為接近，其中實(shí)驗(yàn)測(cè)得的系數(shù)比理論值稍大， 可見實(shí)際 情況與理論較為相符。偏大的可能是由于電路構(gòu)造上的系統(tǒng)誤差、 個(gè)人誤差、電 路板上的電阻的標(biāo)稱值與實(shí)際值存在差異等引起誤差。(2) 、同相輸入比例運(yùn)算電路理論公

8、式U0= 11 U實(shí)驗(yàn)所得U0= 11.91 U分析：兩公式系數(shù)較為接近，其中實(shí)驗(yàn)測(cè)得的系數(shù)比理論值稍大，可見實(shí)際情況與理論較為相符。 偏大的可能是由于電路構(gòu)造上的系統(tǒng)誤差、 個(gè)人誤差及電 路板上的電阻與實(shí)際值存在差異等引起誤差。(3) 、反相加法運(yùn)算電路根據(jù)表三的數(shù)據(jù)及反相加法運(yùn)算電路的理論公式 U二-(10U1 +10U2),計(jì)算 可知測(cè)得的數(shù)據(jù)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(nèi)部的系統(tǒng)誤差、個(gè)人操作誤差、電路構(gòu)造上的系統(tǒng)誤差。(4) 、減法運(yùn)算電路 根據(jù)表四的數(shù)據(jù)及減法運(yùn)算電路的理論公式 U0= 10 (UI2- Uii),計(jì)算可知測(cè) 得的

9、數(shù)據(jù)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(chǎn)生 與系統(tǒng)誤差和整個(gè)電路的構(gòu)造有關(guān)。七、實(shí)驗(yàn)所得結(jié)論通過(guò)實(shí)驗(yàn)可以知道， 進(jìn)一步證實(shí)了理想集成運(yùn)放外接負(fù)反饋電路后， 其輸出電壓 與輸入電壓之間的關(guān)系只與外接電路的參數(shù)有關(guān)，而與集成運(yùn)放電路無(wú)關(guān)。八、思考及心得1、 為了不損壞集成塊，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)注意什么問(wèn)題？答：( 1)注意芯片管腳的排列順序，不能插錯(cuò)；( 2 )芯片的電源不能接錯(cuò)。2、心得體會(huì) 去到實(shí)驗(yàn)室時(shí)， 我看著儀器， 然后與實(shí)驗(yàn)紙上實(shí)驗(yàn)圖對(duì)比， 但是看了好久都 看不懂，我不知道 -12V 從哪里來(lái)。后來(lái)，在老師的講解中，我明白了。我知道 了-12V是怎么連出來(lái)的，也知道了

10、電路的連接，這次的實(shí)驗(yàn)，在連接方面要注 意集成塊的連接， 不能混亂順序或者插錯(cuò)， 否則會(huì)損壞集成塊。 在做這個(gè)實(shí)驗(yàn)的 過(guò)程中，不能順便亂連線，會(huì)破壞儀器。這個(gè)實(shí)驗(yàn)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(gè)是與 2 號(hào)連接，哪個(gè)是與 3號(hào)連接， 哪個(gè)是與 6 號(hào)連接， 還有就是那 些需要接地等等。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，多虧了老師給的那個(gè)集成運(yùn)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(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，我和自己的 伙伴細(xì)心的看實(shí)驗(yàn)圖，認(rèn)真的連接每一根線，在這個(gè)過(guò)程中，我們合作的很好， 因此，很快就把實(shí)驗(yàn)做完了，而且，做的還不錯(cuò)，沒有太大的問(wèn)題。這讓我真正 的體會(huì)到團(tuán)結(jié)就是力量。本次實(shí)驗(yàn)是關(guān)于集成放大器的， 通過(guò)實(shí)驗(yàn)形象的把反相比例運(yùn)算電路、 同相 輸入比例運(yùn)算電路、 反相加法運(yùn)算電路、 減法運(yùn)算電路的運(yùn)算關(guān)系展現(xiàn)出來(lái)， 讓 我的影響無(wú)比深刻。本次實(shí)驗(yàn)，讓我學(xué)會(huì)了，