實(shí)驗(yàn)38集成運(yùn)算放大器基本運(yùn)算電路

1、實(shí)驗(yàn)3.8 集成運(yùn)算放大器基本運(yùn)算電路一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）掌握由集成運(yùn)算放大器組成的比例、加法、減法和積分等模擬運(yùn)算電路功能。（2）熟悉運(yùn)算放大器在模擬運(yùn)算中的應(yīng)用。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及材料函數(shù)信號(hào)發(fā)生器、雙蹤示波器、交流毫伏表、數(shù)字萬用表、直流穩(wěn)壓電源、實(shí)驗(yàn)電路板。三、實(shí)驗(yàn)原理圖 反相加法運(yùn)算電路圖 同相比例運(yùn)算電路 圖3.8.1 反相比例運(yùn)算電路集成運(yùn)算放大器在線性應(yīng)用方面，可組成比例、加法、減法、積分、微分、對(duì)數(shù)、指數(shù)等模擬運(yùn)算電路。1、反相比例運(yùn)算電路 反相比例運(yùn)算電路如圖3.8.1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： （3-8-1）為減小輸入級(jí)偏置電流引起的運(yùn)算誤差，

2、在同相輸入端應(yīng)接入平衡電阻R´=R1|Rf。實(shí)驗(yàn)中采用10 k和100 k兩個(gè)電阻并聯(lián)。2、同相比例運(yùn)算電路 圖3.8.2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 （3-8-2）當(dāng)R1時(shí)，Uo=Ui，即為電壓跟隨器。3、反相加法電路反相加法電路電路如圖3.8.3所示，輸出電壓與輸入電壓之間的關(guān)系為 （3-8-3） R´ = R1 | R2 | Rf 4、同相加法電路同相加法電路電路如圖3.8.4所示，輸出電壓與輸入電壓之間的關(guān)系為： （3-8-4） 圖 同相加法運(yùn)算電路圖 減法運(yùn)算電路圖 積分運(yùn)算電路 圖 微分運(yùn)算電路5、減法運(yùn)算電路（差動(dòng)放大器）減法運(yùn)算電路

3、如圖3.8.5所示，輸出電壓與輸入電壓之間的關(guān)系為： 當(dāng)R1 = R2，R´ = Rf時(shí)，圖3.8.5電路為差動(dòng)放大器，輸出電壓為： （3-8-5）6、積分運(yùn)算電路反相積分電路如圖3.8.6所示，其中Rf是為限制低頻增益、減小失調(diào)電壓的影響而增加的。在理想化條件下，輸出電壓Uo等于： （3-8-6）式中UC（0）是t = 0時(shí)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（0）= 0，則 （3-8-7）此時(shí)顯然RC的數(shù)值越大，達(dá)到給定的Uo值所需的時(shí)間就越長，改變R或C的值，積分波形也不同。一般方波變換為三角波，正弦波則產(chǎn)生相移。7、微分運(yùn)算電路實(shí)用微分

4、運(yùn)算電路如圖3.8.7所示，其中R1是為抑制高頻噪聲干擾而增加的，而Cf可起改善微分波形的作用，通常稱之為加速電容。微分電路的輸出電壓正比于輸入電壓對(duì)時(shí)間的微分，一般表達(dá)式為： （3-8-8）利用微分電路可實(shí)現(xiàn)對(duì)波形的變換，輸入矩形波時(shí)變換為尖脈沖，輸入為對(duì)稱三角波時(shí)變換為方波。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容注意正、負(fù)電源的接法，并切忌將輸出端短路，否則將會(huì)損壞集成塊。信號(hào)輸入時(shí)先按實(shí)驗(yàn)所給的值調(diào)好信號(hào)源再加入運(yùn)放輸入端。1、反相比例運(yùn)算電路測量（驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)）如圖3.8.1所示連接實(shí)驗(yàn)電路，檢查連線正確無誤后方可接通電源。分別輸入f =1kHz、Ui =50 mV、100 mV、150 mV（有效值）的正弦波信

5、號(hào)，用毫伏表測量Ui、Uo值，用示波器觀察并記錄其中一組Ui和Uo的波形，記入表3-8-1。表3-8-1 反相比例運(yùn)算電路測量數(shù)據(jù)記錄 f =1kHzUi/mVUo/mVUop-p/mVAuui 、uo波形測量值理論計(jì)算值ui t uo t50100150Au 測量平均值相對(duì)誤差2、同相比例運(yùn)算電路測量（驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)）按圖3.8.2連接實(shí)驗(yàn)電路。實(shí)驗(yàn)步驟同上，將結(jié)果記入表3-8-2。表3-8-2 同相比例運(yùn)算電路測量數(shù)據(jù)記錄 f =1kHzUi/mVUo/mVUop-p/mVAuui 、uo波形測量值理論計(jì)算值ui t uo t50100150Au 測量平均值相對(duì)誤差圖 可調(diào)直流信號(hào)源3、反相加

6、法運(yùn)算電路測量（驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)）按圖3.8.3正確連接實(shí)驗(yàn)電路。輸入信號(hào)采用圖3.8.8所示電路獲得的直流信號(hào)源UA、UB。注意實(shí)驗(yàn)中必須使 |UA+UB| < 1V（UA、UB可為不同數(shù)值，不同極性）。 用數(shù)字萬用表測量輸入電壓UA、UB及輸出電壓Uo，記入表3-8-3，注意輸出與輸入電壓波形的相位關(guān)系。 表3-8-3 反相加法運(yùn)算電路測量數(shù)據(jù)記錄實(shí) 際 測 量 值理論計(jì)算值相對(duì)誤差UA /VUB /VUo /VUo /V4、減法運(yùn)算電路測量（驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)）按圖3.8.5正確連接實(shí)驗(yàn)電路。采用直流輸入信號(hào)，要求同實(shí)驗(yàn)內(nèi)容3，記入表3-8-4。 表3-8-4 減法運(yùn)算電路測量數(shù)據(jù)記錄實(shí) 際 測

7、 量 值理論計(jì)算值相對(duì)誤差UA /VUB /VUo /VUo /V5、積分運(yùn)算電路測量（驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)）按圖3.8.6所示，正確連接積分電路。分別取f =1kHz，峰值為2V的方波作為輸入信號(hào)Ui，雙蹤示波器同時(shí)觀察輸入、輸出信號(hào)波形及相位關(guān)系，記錄波形及參數(shù)。6、微分運(yùn)算電路測量（驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)）按如圖3.8.7所示，正確連接微分電路。分別取f =1kHz，峰值為0.5V的方波作為輸入信號(hào)Ui，雙蹤示波器同時(shí)觀察輸入、輸出信號(hào)波形，記錄波形及參數(shù)。五、預(yù)習(xí)要求1、復(fù)習(xí)集成運(yùn)算放大器線性應(yīng)用電路的工作原理和電路分析方法。2、熟悉實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，推導(dǎo)實(shí)驗(yàn)中各電路輸出電壓的計(jì)算公式。3、確定綜合應(yīng)用實(shí)驗(yàn)（實(shí)驗(yàn)內(nèi)容7）設(shè)計(jì)方案。六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1、畫出實(shí)驗(yàn)電路圖，整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及波形圖。2、如果實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論值有較大偏差，試分析其可能的原因。七、思考題1、在集成運(yùn)算放大器線性應(yīng)