集成運(yùn)放組成的基本運(yùn)算電路

集成運(yùn)放組成的基本運(yùn)算電路第1頁(yè)，共33頁(yè)，2023年，2月20日，星期四一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康难芯考蛇\(yùn)放組成的比例、加法和積分等基本運(yùn)算電路的功能；了解集成運(yùn)算放大器在實(shí)際應(yīng)用時(shí)應(yīng)考慮的一些問(wèn)題；理解在放大電路中引入負(fù)反饋的方法和負(fù)反饋對(duì)放大電路各項(xiàng)性能指標(biāo)的影響；了解集成運(yùn)算放大電路的三種輸入方式。第2頁(yè)，共33頁(yè)，2023年，2月20日，星期四二、相關(guān)知識(shí)（μA741引腳）集成運(yùn)算放大電路（簡(jiǎn)稱集成運(yùn)放）是一種高增益的直流放大器，它有二個(gè)輸入端。根據(jù)輸入電路的不同，有同相輸入、反相輸入和差動(dòng)輸入三種方式。在實(shí)際運(yùn)用中都必須用外接負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成閉環(huán)，用以實(shí)現(xiàn)各種模擬運(yùn)算。第3頁(yè)，共33頁(yè)，2023年，2月20日，星期四二、相關(guān)知識(shí)（工作電源）-15V

0V+15V第4頁(yè)，共33頁(yè)，2023年，2月20日，星期四二、相關(guān)知識(shí)（測(cè)量線）同軸連接器信號(hào)參考屏蔽線信號(hào)輸入第5頁(yè)，共33頁(yè)，2023年，2月20日，星期四二、相關(guān)知識(shí)（μA741引腳）正電源負(fù)電源同相輸入反相輸入輸出調(diào)零端調(diào)零端懸空第6頁(yè)，共33頁(yè)，2023年，2月20日，星期四二、相關(guān)知識(shí)（μA741主要參數(shù)）詳細(xì)參數(shù)請(qǐng)下載參閱（UA741技術(shù)資料.PDF文件）第7頁(yè)，共33頁(yè)，2023年，2月20日，星期四二、相關(guān)知識(shí)（元件清單）代號(hào)名稱規(guī)格數(shù)量代號(hào)名稱規(guī)格數(shù)量1.反相加法運(yùn)算電路3.方波轉(zhuǎn)換成三角波電路R1R2電阻器10K2R1R’電阻器10K2RF電阻器100K1R2電阻器100K1R’電阻器6K21C電容器1μ12.減法器（差分放大電路）運(yùn)算電路

R1R2電阻器10K2

RFR3電阻器100K2

第8頁(yè)，共33頁(yè)，2023年，2月20日，星期四三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)現(xiàn)兩個(gè)信號(hào)的反相加法運(yùn)算。實(shí)現(xiàn)同相比例運(yùn)算。用減法器實(shí)現(xiàn)兩信號(hào)的減法運(yùn)算。實(shí)現(xiàn)積分運(yùn)算。用積分電路將方波轉(zhuǎn)換為三角波。第9頁(yè)，共33頁(yè)，2023年，2月20日，星期四1.實(shí)現(xiàn)兩個(gè)信號(hào)的反相加法運(yùn)算電路如下所示，通過(guò)該電路可實(shí)現(xiàn)信號(hào)υS1和υS2的反相加法運(yùn)算，并且為了消除平均偏置電流及其漂移造成運(yùn)算誤差，須在同相端接入平衡電阻R’，其值應(yīng)與反相端的外接等效電阻相等，即要求R’=Rl//R2//RF。

實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)注意：

為提高運(yùn)算精度，首先應(yīng)對(duì)輸出直流電位進(jìn)行測(cè)試，即保證零輸入時(shí)為零輸出。被加輸入信號(hào)可以為直流，也可以選用正弦，方波或三角波信號(hào)。但在選取信號(hào)的頻率和幅度時(shí)，應(yīng)考慮運(yùn)放的頻響和輸出幅度的限制。為防止出現(xiàn)自激振蕩，應(yīng)用示波器監(jiān)視輸出電壓波形。第10頁(yè)，共33頁(yè)，2023年，2月20日，星期四1.實(shí)現(xiàn)兩個(gè)信號(hào)的反相加法運(yùn)算反相加法運(yùn)算電路A－＋R1R210K10K100KR′6.2K+15V-15VυS2RFυS1υO(shè)第11頁(yè)，共33頁(yè)，2023年，2月20日，星期四1.實(shí)現(xiàn)兩個(gè)信號(hào)的反相加法運(yùn)算反相加法運(yùn)算仿真電路第12頁(yè)，共33頁(yè)，2023年，2月20日，星期四1.實(shí)現(xiàn)兩個(gè)信號(hào)的反相加法運(yùn)算反相加法運(yùn)算仿真電路第13頁(yè)，共33頁(yè)，2023年，2月20日，星期四1.實(shí)現(xiàn)兩個(gè)信號(hào)的反相加法運(yùn)算輸入信號(hào)vs1輸入信號(hào)vs2輸出電壓vo(V)(V)(V)有效值波形有效值波形有效值峰值波形將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及波形填入下述表格中：注：上表針對(duì)正弦波輸入，若是其他信號(hào)輸入表作相應(yīng)改變。第14頁(yè)，共33頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2.實(shí)現(xiàn)同相比例運(yùn)算電路同反相加法運(yùn)算電路（上圖），其特點(diǎn)是輸入電阻比較大，電阻R’的接入同樣是為了消除平均偏置電流的影響，故要求R’=R1//RF。

實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)同反相加法運(yùn)算實(shí)驗(yàn)。電壓傳輸特性：即輸入輸出成比例關(guān)系。但輸出信號(hào)的大小受放大電路的最大輸出幅度的限制，因此輸入輸出只在一定范圍內(nèi)是保持線性關(guān)系的。表征輸入輸出的關(guān)系曲線即

Vo=f(Vs)稱為電壓傳輸特性，可用示波器加以觀察。第15頁(yè)，共33頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2.實(shí)現(xiàn)同相比例運(yùn)算同相比例運(yùn)算電路A－＋R110K10K100KR′+15V-15VvOυSRF第16頁(yè)，共33頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2.實(shí)現(xiàn)同相比例運(yùn)算輸入信號(hào)vs1輸入信號(hào)vs2輸出電壓vo(V)(V)(V)有效值波形有效值波形有效值峰值波形將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及波形填入下述表格中：注：上表針對(duì)正弦波輸入，若是其他信號(hào)輸入表作相應(yīng)改變。第17頁(yè)，共33頁(yè)，2023年，2月20日，星期四3.減法器（差分放大電路）下圖所示電路為減法器電路，為了消除輸入偏置電流以及輸入共模成分的影響，要求R1=R2、RF=R3。實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)同反相加法運(yùn)算實(shí)驗(yàn)。A－＋R110K10K100KR2+15V-15VvOvS2RFvS1R3100K減法器（差分放大電路）運(yùn)算電路第18頁(yè)，共33頁(yè)，2023年，2月20日，星期四3.減法器（差分放大電路）減法器（差分放大電路）運(yùn)算仿真電路第19頁(yè)，共33頁(yè)，2023年，2月20日，星期四3.減法器（差分放大電路）減法器（差分放大電路）運(yùn)算仿真電路第20頁(yè)，共33頁(yè)，2023年，2月20日，星期四3.減法器（差分放大電路）輸入信號(hào)vs1輸入信號(hào)vs2輸出電壓vo(V)(V)(V)有效值波形有效值波形有效值峰值波形將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及波形填入下述表格中：注：上表針對(duì)正弦波輸入，若是其他信號(hào)輸入表作相應(yīng)改變。第21頁(yè)，共33頁(yè)，2023年，2月20日，星期四4.積分運(yùn)算電路積分電路如下圖所示，在進(jìn)行積分運(yùn)算之前，將圖中K1閉合，通過(guò)電阻R2的負(fù)反饋?zhàn)饔茫M(jìn)行運(yùn)放零輸出檢查，在完成零輸出檢查后，須將K1打開(kāi)，以免因R2的接入而造成積分誤差。K2的設(shè)置一方面為積分電容放電提供通路，將其閉合即可實(shí)現(xiàn)積分電容初始電壓Vc（0）=0。另一方面，可控制積分起始點(diǎn)，即在加入信號(hào)Vs后，只要K2一打開(kāi)，電容就將被恒流充電，電路也就開(kāi)始進(jìn)行積分運(yùn)算。第22頁(yè)，共33頁(yè)，2023年，2月20日，星期四4.積分運(yùn)算電路為方便起見(jiàn)，可通過(guò)示波器直接觀察隨時(shí)間的變化軌跡。具體做法是先將光點(diǎn)移至屏幕左上角作為坐標(biāo)原點(diǎn)，Ｙ軸輸入耦合選用“ＤC”，掃速開(kāi)關(guān)和Y軸靈敏度開(kāi)關(guān)均置于適當(dāng)位置，觸發(fā)方式采用“NORM”。此時(shí)若將K2打開(kāi)，即可看到光點(diǎn)隨時(shí)間的移動(dòng)軌跡。由此可分析vO與時(shí)間t的關(guān)系。第23頁(yè)，共33頁(yè)，2023年，2月20日，星期四4.積分運(yùn)算電路積分運(yùn)算電路A－＋R1100KR21MR′100K+15V-15VvOvSK2K11μFC第24頁(yè)，共33頁(yè)，2023年，2月20日，星期四4.積分運(yùn)算電路將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及波形填入下述表格中：vs波形vs幅度值vo波形vo頻率vo幅度值第25頁(yè)，共33頁(yè)，2023年，2月20日，星期四5.用積分電路轉(zhuǎn)換方波為三角波電路如下圖所示。圖中電阻R2的接入是為了抑制由IIO、VIO所造成的積分漂移，從而穩(wěn)定運(yùn)放的輸出零點(diǎn)。在t<<τ2（τ2=R2C）的條件下，若vS為常數(shù)，則vO與t將近似成線性關(guān)系。因此，當(dāng)vS為方波信號(hào)并滿足Tp<<τ2時(shí)（Tp為方波半個(gè)周期時(shí)間），則vO將轉(zhuǎn)變?yōu)槿遣?，且方波的周期愈小，三角波的線性愈好，但三角波的幅度將隨之減小。第26頁(yè)，共33頁(yè)，2023年，2月20日，星期四5.用積分電路轉(zhuǎn)換方波為三角波A－＋R110KR2100KR′10K+15V-15VvOvS1μFC=R1//R2方波轉(zhuǎn)換成三角波電路第27頁(yè)，共33頁(yè)，2023年，2月20日，星期四5.用積分電路轉(zhuǎn)換方波為三角波方波轉(zhuǎn)換成三角波仿真電路第28頁(yè)，共33頁(yè)，2023年，2月20日，星期四5.用積分電路轉(zhuǎn)換方波為三角波脈沖源模型參數(shù)第29頁(yè)，共33頁(yè)，2023年，2月20日，星期四5.用積分電路轉(zhuǎn)換方波為三角波方波轉(zhuǎn)換成三角波仿真電路第30頁(yè)，共33頁(yè)，2023年，2月20日，星期四5.用積分電路轉(zhuǎn)換方波為三角波將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及波形填入下述表格中：vs波形vs幅度值vo波形vo頻率vo幅度值第31頁(yè)，共33頁(yè)，2023年，2月20日，星期四五、思考題什么是集成運(yùn)算放