實驗五基本運算電路

1、 電氣工程與自動化學院College of Electrical Engineering and Automation實驗五實驗五 集成運算放大器的基本運算電路集成運算放大器的基本運算電路 電氣工程與自動化學院College of Electrical Engineering and Automation實驗目的實驗目的1了解運算放大器的性質(zhì)和特點。了解運算放大器的性質(zhì)和特點。2用集成運算放大器組成基本運算電路。用集成運算放大器組成基本運算電路。 電氣工程與自動化學院College of Electrical Engineering and Automation實驗設備與器件實驗設備與器件1直

2、流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源 2函數(shù)信號發(fā)生器函數(shù)信號發(fā)生器 3交流毫伏表交流毫伏表 4萬用表萬用表 5雙蹤示波器雙蹤示波器6集成運算放大器集成運算放大器 A741 1塊塊 7電阻器、電容器若干電阻器、電容器若干 電氣工程與自動化學院College of Electrical Engineering and Automation A741引腳排列如圖引腳排列如圖1-7-1所示。所示。實驗原理實驗原理圖圖1-7-1 A741 A741管腳圖管腳圖 電氣工程與自動化學院College of Electrical Engineering and Automation1反相比例運算電路反相比例運算電路電路如

3、圖電路如圖1-7-2所示，假設運算放大器為理想的，此電所示，假設運算放大器為理想的，此電路的電壓放大倍數(shù)為：路的電壓放大倍數(shù)為：1RRVVAFioV圖圖172反相比例運算電路反相比例運算電路 電氣工程與自動化學院College of Electrical Engineering and Automation2同相比例運算電路同相比例運算電路圖圖1-7-3(a)所示是同相比例運算電路，其電壓放所示是同相比例運算電路，其電壓放大倍數(shù)為：大倍數(shù)為：11RRVVAFioV（a） 同相比例運算電路同相比例運算電路 電氣工程與自動化學院College of Electrical Engineering a

4、nd Automation當當R1，R2RF時，時， ，即得到如圖，即得到如圖1-7-3(b)所示的電壓跟隨器。所示的電壓跟隨器。電壓跟隨器的電壓放大倍數(shù)為：電壓跟隨器的電壓放大倍數(shù)為：圖中的圖中的R2和和RF用以減小漂移和起保護作用，用以減小漂移和起保護作用，一般一般RF取取10k，RF取得太小，起不到保護作用，取得太小，起不到保護作用，太大則影響電壓跟隨性。太大則影響電壓跟隨性。ioVV1ioVVVA（b）電壓跟隨器）電壓跟隨器 電氣工程與自動化學院College of Electrical Engineering and Automation3反相加法運算電路反相加法運算電路電路如圖電路

5、如圖1-7-4所示，其輸出電壓為所示，其輸出電壓為:FiioRRVRVV2211圖圖174反相加法運算電路反相加法運算電路 電氣工程與自動化學院College of Electrical Engineering and Automation4. 差動放大電路差動放大電路(減法器減法器)電路如圖電路如圖1-7-5所示，當所示，當 ， 時，有時，有112RRVVVFiio21RR FRR 3圖圖175差動放大電路差動放大電路 電氣工程與自動化學院College of Electrical Engineering and Automation5積分運算電路積分運算電路在理想化條件下，輸出電壓為在理想

6、化條件下，輸出電壓為如果如果vi是幅值為是幅值為E的階躍電壓，并設的階躍電壓，并設VC(0)0，則，則 即輸出電壓隨時間增長而線性下降。顯然即輸出電壓隨時間增長而線性下降。顯然RC的數(shù)值的數(shù)值越大，達到給定的輸出電壓值所需的時間就越長。積越大，達到給定的輸出電壓值所需的時間就越長。積分輸出電壓所能達到的最大值受集成運放最大輸出范分輸出電壓所能達到的最大值受集成運放最大輸出范圍的限值。圍的限值。) 0(1)(01CtioVdtvCRtv tRCEEdtRCtvtO01 電氣工程與自動化學院College of Electrical Engineering and Automation6微分運算電

7、路微分運算電路微分電路如圖微分電路如圖1-7-7所示。在理想條件下，輸出電壓所示。在理想條件下，輸出電壓為為dtdvRCvco圖圖1-7-7 微分運算電路微分運算電路 電氣工程與自動化學院College of Electrical Engineering and Automation1復習教材中有關(guān)集成運算放大器構(gòu)成的運算復習教材中有關(guān)集成運算放大器構(gòu)成的運算電路的相關(guān)內(nèi)容，簡述各實驗電路的工作原理。電路的相關(guān)內(nèi)容，簡述各實驗電路的工作原理。2根據(jù)實驗內(nèi)容計算各電路輸出電壓的理論值。根據(jù)實驗內(nèi)容計算各電路輸出電壓的理論值。3自擬記錄積分、微分運算電路實驗數(shù)據(jù)和波自擬記錄積分、微分運算電路實驗數(shù)

8、據(jù)和波形的表格。形的表格。預習要求預習要求 電氣工程與自動化學院College of Electrical Engineering and Automation1電路調(diào)零電路調(diào)零按圖按圖1-7-2接線，接線，1腳、腳、5腳之間接入一只腳之間接入一只100k的的電位器電位器RW，并將滑動觸頭接到負電源端。調(diào)零時，并將滑動觸頭接到負電源端。調(diào)零時，將輸入端接地，用直流電壓表測量輸出電壓將輸入端接地，用直流電壓表測量輸出電壓VO ，調(diào)節(jié)調(diào)節(jié) RW ，使，使 VO =0V。以下操作中，。以下操作中， RW 應保持不應保持不變。變。 實驗內(nèi)容實驗內(nèi)容 電氣工程與自動化學院College of Elect

9、rical Engineering and Automation2反相比例運算電路反相比例運算電路按圖按圖1-7-2接線，在電路輸入端加入交流信號電接線，在電路輸入端加入交流信號電壓，壓，f=100Hz，調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)Vi（有效值）的大小，測量輸（有效值）的大小，測量輸出電壓出電壓Vo，計算其電壓放大倍數(shù)，填入表，計算其電壓放大倍數(shù)，填入表1-7-1中。中。用雙蹤示波器觀察輸入、輸出波形是否反相。用雙蹤示波器觀察輸入、輸出波形是否反相。圖圖172反相比例運算電路反相比例運算電路 電氣工程與自動化學院College of Electrical Engineering and Automation3同

10、相比例運算電路同相比例運算電路 按圖按圖1-7-3(a)接線，在電路輸入端加入交流信號接線，在電路輸入端加入交流信號電壓，電壓，f=100Hz，調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)Vi（有效值）的大小，測（有效值）的大小，測量輸出電壓量輸出電壓Vo ，計算其電壓放大倍數(shù)，填入表，計算其電壓放大倍數(shù)，填入表1-7-2中。用雙蹤示波器觀察輸入、輸出波形是否同中。用雙蹤示波器觀察輸入、輸出波形是否同相。相。 圖圖1-7-3（a）同相比例運算電路）同相比例運算電路 電氣工程與自動化學院College of Electrical Engineering and Automation 按圖按圖1-7-3(b)接線，在電壓跟隨器輸入

11、端加入接線，在電壓跟隨器輸入端加入f=100Hz的交流信號，的交流信號， 調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)Vi（有效值）的大小，（有效值）的大小，測量輸出電壓測量輸出電壓Vo ，計算其電壓放大倍數(shù)，計算其電壓放大倍數(shù) ，填入表，填入表1-7-3中。用雙蹤示波器觀察輸入、輸出波形是否中。用雙蹤示波器觀察輸入、輸出波形是否跟隨。跟隨。圖圖1-7-3（b）電壓跟隨器）電壓跟隨器 電氣工程與自動化學院College of Electrical Engineering and Automation 4反相加法運算電路反相加法運算電路 按圖按圖1-7-4接線，在輸入端加直流信號，調(diào)節(jié)接線，在輸入端加直流信號，調(diào)節(jié)Vi1、 Vi2

12、 的大小，用直流電壓表測量輸出電壓的大小，用直流電壓表測量輸出電壓 Vo ，計，計算其輸出電壓，填入表算其輸出電壓，填入表1-7-4中。中。圖圖174反相加法運算電路反相加法運算電路 電氣工程與自動化學院College of Electrical Engineering and Automation5差動放大電路差動放大電路(減法器減法器)按圖按圖1-7-5接線，在輸入端加直流信號，接線，在輸入端加直流信號， 調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)Vi1、 Vi2 的大小，用直流電壓表測量輸出電壓的大小，用直流電壓表測量輸出電壓 Vo ，填入，填入表表1-7-5中。中。圖圖175差動放大電路差動放大電路 電氣工程與自動化學

13、院College of Electrical Engineering and Automation6積分運算電路積分運算電路 閉合閉合K，使，使VC(0)0。預先調(diào)好頻率為預先調(diào)好頻率為100Hz的方波信號，從的方波信號，從vi接入實驗電路，再打接入實驗電路，再打開開K，然后用雙蹤示波器觀察輸入、輸出波形，并記錄下來。，然后用雙蹤示波器觀察輸入、輸出波形，并記錄下來。圖圖177 積分實驗電路積分實驗電路 電氣工程與自動化學院College of Electrical Engineering and Automation7微分運算電路微分運算電路按圖按圖1-7-7接線，在接線，在 vi 處輸入頻

14、率為處輸入頻率為100Hz的方波的方波信號，用雙蹤示波器觀察輸入、輸出波形。改變信號，用雙蹤示波器觀察輸入、輸出波形。改變 vi 的頻率，觀察輸出波形的變化，并記錄下各輸入、的頻率，觀察輸出波形的變化，并記錄下各輸入、輸出波形。輸出波形。 電氣工程與自動化學院College of Electrical Engineering and Automation1簡述各基本運算電路的工作原理。簡述各基本運算電路的工作原理。2列表整理實驗數(shù)據(jù)，將理論計算結(jié)果和實測列表整理實驗數(shù)據(jù)，將理論計算結(jié)果和實測數(shù)據(jù)相比較，分析產(chǎn)生誤差的原因。數(shù)據(jù)相比較，分析產(chǎn)生誤差的原因。3分析積分、微分運算電路輸入、輸出波形之

15、分析積分、微分運算電路輸入、輸出波形之間的關(guān)系，總結(jié)電路時間常數(shù)與輸出波形之間的間的關(guān)系，總結(jié)電路時間常數(shù)與輸出波形之間的關(guān)系。關(guān)系。4分析討論實驗中出現(xiàn)的現(xiàn)象和問題，說明解分析討論實驗中出現(xiàn)的現(xiàn)象和問題，說明解決的辦法。決的辦法。實驗報告要求實驗報告要求 電氣工程與自動化學院College of Electrical Engineering and Automation1.若將輸入信號與集成運放的同相端相連，當信號正若將輸入信號與集成運放的同相端相連，當信號正向增大時，運放的輸出信號是正還是負？若將輸入向增大時，運放的輸出信號是正還是負？若將輸入信號與集成運放的反相端相連，當信號正向增大時，信號與集成運放的反相端相連，當信號正向增大時，運放的輸出信號是正還是負？運放的輸出信號是正還是負？2在反相加法器中，如兩個輸入信號均采用直流信在反相加法器中，如兩個輸入信號均采用直流信號，并選定號，并選定Vi21V，當考慮到運算放大器的最大，當考慮到運算放大器的最大輸出幅度輸出幅度(12V)時，時， 的大小不應超過多少伏？的大小不應超過多少伏？3若要將方波信號變換成三角波信號，可選用哪一若要將方波信號變換成三角波信號，可選用哪一種運算電路？種運算電路？思考題思考題1 iV 電氣工程與自動化學院College of Electrical Engineering and Automation注意