22集成運算放大器Ⅰ

單元二十二集成運算放大器的

基本應用（I）

——模擬運算電路一、訓練目標1．研究由集成運算放大器組成的比例、加法、減法和積分等基本運算電路的功能。2．了解運算放大器在實際應用時應考慮的一些問題。二、原理說明1．理想運算放大器特性在大多數情況下，將運放視為理想運放，就是將運放的各項技術指標理想化，滿足下列條件的運算放大器稱為理想運放。開環(huán)電壓增益Aud=∞輸入阻抗ri=∞輸出阻抗ro=0帶寬

fBW=∞失調與漂移均為零等。2．基本運算電路1）反相比例運算電路電路如圖所示。對于理想運放，該電路的輸出電壓與輸入電壓之間的關系為：二、原理說明2）反相加法電路電路如圖所示，輸出電壓與輸入電壓之間的關系為：二、原理說明3）同相比例運算電路圖3.7.3(a)是同相比例運算電路，它的輸出電壓與輸入電壓之間的關系為當R1→∞時，UO＝Ui，即得到如圖3.7.3(b)所示的電壓跟隨器。圖中R2＝RF，用以減小漂移和起保護作用。一般RF取10kΩ，RF太小起不到保護作用，太大則影響跟隨性。二、原理說明4）差動放大電路（減法器）對于圖所示的減法運算電路，當R1＝R2，R3＝RF時，有如下關系式二、原理說明5）積分運算電路

反相積分電路如圖所示。在理想化條件下，輸出電壓uO等于

三、訓練內容接線前要看清運放組件各管腳的位置；切忌正、負電源極性接反和輸出端短路，否則將會損壞集成塊。1．反相比例運算電路1)按圖連接測量電路，接通±12V電源，輸入端對地短路，進行調零和消振。2)輸入f＝100Hz，Ui＝0.5V的正弦交流信號，測量相應的UO，并用示波器觀察uO和ui的相位關系，記入表。2．同相比例運算電路1)按圖3.7.3(a)連接測量電路。操作步驟同內容1，將結果記入表。2)將圖3.7.3(a)中的R1斷開，得圖3.7.3(b)電路重復內容1。三、訓練內容3．反相加法運算電路1）按圖連接測量電路。2）輸入信號采用直流信號，圖所示電路為簡易直流信號源，由同學自行完成。測量時要注意選擇合適的直流信號幅度以確保集成運放工作在線性區(qū)。用直流電壓表測量輸入電壓Ui1、Ui2及輸出電壓UO，記入表。三、訓練內容4．減法運算電路1)按圖連接測量電路。調零和消振。2)采用直流輸入信號，測量步驟同內容3，記入表。三、訓練內容5．積分運算電路測量電路如圖所示。1）打開K2，閉合K1，對運放輸出進行調零。2）調零完成后，再打開K1，閉合K2，使uC(0)＝0。3）預先調好直流輸入電壓Ui＝0.5V，接入測量電路，再打開K2，然后用直流電壓表測量輸出電壓UO，每隔5秒讀一次UO，記入表，直到Uo不繼續(xù)明顯增大為止。四、項目報告1．整理測量數據，畫出波形圖（注意波形間的相位關系）。2．將理論計算結果和實測數據相比較，分析產生誤差的原因。3．分析討論訓練中出現的現象和問題。五、思考與拓展1．復習集成運放線性應用部分內容，并根據電路參數計算各電路輸出電壓的理論值。2．在反相加法器中，如Ui1

和Ui2

均采用直流信號，并選定Ui2＝－1V，當考慮到運算放大器的最大輸出幅度(±12V)時，｜Ui1｜的大小不應超過多少伏？3．在積分電路中，如R1＝100kΩ，C＝4.7μ