線性電子電路實(shí)驗(yàn)（第3版） 課件 集成運(yùn)算放大器的線性應(yīng)用

集成運(yùn)算放大器的線性應(yīng)用3學(xué)時老師在課前發(fā)布的預(yù)習(xí)測試你愿意做嗎？很不愿意，對我沒有幫助。不太愿意，感覺浪費(fèi)時間。還行，可以鞏固理論知識。挺好的，有助于加強(qiáng)對知識點(diǎn)的理解。ABCD提交投票(匿名)最多可選1項(xiàng)設(shè)計(jì)任務(wù)分別用集成運(yùn)放等器件組成反相比例運(yùn)算電路、同相比例運(yùn)算電路、反相求和電路和減法運(yùn)算電路，其輸出電壓與輸入電壓的關(guān)系分別滿足：Vo=－10Vi

Vo=11ViVo=－(20Vi1

+10Vi2+5Vi3)

Vo=

10(Vi2－Vi1)集成運(yùn)放的工作電源為+12V

。要求選用確定集成運(yùn)放的型號，設(shè)計(jì)計(jì)算各電阻的阻值，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)箱現(xiàn)有的電阻選取確定，并完整正確的畫出以上四種實(shí)驗(yàn)電路。

實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶W(xué)會正確使用集成運(yùn)算放大器。掌握集成運(yùn)放工作在線性區(qū)的條件。掌握比例運(yùn)算電路的設(shè)計(jì)和調(diào)試方法。實(shí)驗(yàn)儀器模擬電子電路實(shí)驗(yàn)箱數(shù)字萬用表實(shí)驗(yàn)原理集成運(yùn)算放大器是高增益的多級直接耦合放大器。集成運(yùn)放的工作區(qū)域分為線性區(qū)和非線性區(qū)。集成運(yùn)放工作在線性區(qū)時，其參數(shù)很接近理想值，實(shí)際應(yīng)用時常把它當(dāng)作理想運(yùn)放來分析。理想運(yùn)放的電壓傳輸特性理想運(yùn)放工作在線性區(qū)的特點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)原理虛短：兩個輸入端虛短路虛斷：兩個輸入端虛斷路運(yùn)放的輸入方式：反相輸入：同相端直接或間接接地同相輸入：反相端直接或間接接地雙端輸入：差動輸入在集成運(yùn)放輸出端和輸入端之間接入不同的反饋網(wǎng)絡(luò)，就能實(shí)現(xiàn)各種不同的電路功能。反饋：將放大電路的輸出量通過一定的方式引回到輸入回路來影響輸入量，稱為反饋。為了保證理想運(yùn)放工作在線性區(qū)，必須引入負(fù)反饋，使兩個輸入端的電壓uid=u+-u_趨于零。集成運(yùn)放工作在線性區(qū)的電路結(jié)構(gòu)uO↑→u_↑→uO

↓反饋通路常常采用無源網(wǎng)絡(luò)。引入負(fù)反饋正、負(fù)反饋：若反饋的結(jié)果使輸出量的變化增大，則稱為正反饋；若反饋的結(jié)果使輸出量的變化減小，則稱為負(fù)反饋。uo=Aud(u+-u-)

集成運(yùn)放按指標(biāo)可分為通用型、高阻型、低溫漂型、高速型、低功耗型、大功率型（見常用集成運(yùn)放）。其封裝形式最常用的是雙列直插式，其中8腳和14腳的集成運(yùn)放使用較為廣泛。不同型號的運(yùn)放各腳號的功能可能有所不同，可查閱有關(guān)手冊。實(shí)驗(yàn)原理8腳封裝引腳圖14腳封裝引腳圖實(shí)驗(yàn)原理反相比例運(yùn)算電路信號由反相端輸入，輸出信號Vo與輸入信號Vi相位相反。Vo

經(jīng)RF

反饋到反相輸入端，構(gòu)成電壓并聯(lián)負(fù)反饋電路。根據(jù)“虛斷”、“虛短”原理可知，該電路的閉環(huán)電壓放大倍數(shù)為：實(shí)驗(yàn)原理同相比例運(yùn)算電路輸入信號Vi接同相輸入端，輸出信號Vo經(jīng)

RF反饋到反相輸入端，使整個電路形成電壓串聯(lián)負(fù)反饋。根據(jù)“虛斷”、“虛短”原理可知，該電路的閉環(huán)電壓放大倍數(shù)為：實(shí)驗(yàn)原理反相求和運(yùn)算電路此電路是在反相比例運(yùn)算電路的基礎(chǔ)上增加了一條輸入支路，便構(gòu)成了反相求和運(yùn)算電路?？傒敵鲭妷簽椋簩?shí)驗(yàn)原理減法運(yùn)算電路將輸入信號分別接到集成運(yùn)放的反相和同相輸入端時，則可構(gòu)成減法運(yùn)算電路。當(dāng)R1=R2，Rp=Rf時，根據(jù)疊加定理，可得輸出電壓：輸入端分壓電路單端輸入兩端輸入三端輸入設(shè)計(jì)方法一般在性能指標(biāo)和精度沒有特別要求的情況下，運(yùn)放可選

通用型集成運(yùn)放。在運(yùn)放選定后，則各電路的電阻可分別按以下有關(guān)公式計(jì)算：1.反相比例運(yùn)算電路反饋電阻：比例電阻：平衡電阻：2.同相比例運(yùn)算電路反饋電阻：比例電阻：平衡電阻：設(shè)計(jì)方法3.反相求和運(yùn)算電路反饋電阻：比例電阻：平衡電阻：設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)方法4.減法運(yùn)算電路反饋電阻：比例電阻：平衡電阻：以上式中，和可根據(jù)運(yùn)放型號查有關(guān)手冊。若選擇uA741，則、。μA741芯片封裝形式引腳功能實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.調(diào)零運(yùn)放用于直流比例運(yùn)算時，須加入調(diào)零裝置或者測試記錄輸入信號全為“0”時，輸出端的失調(diào)電壓V′o

，然后進(jìn)行修正，以提高測量驗(yàn)證精度。uA741的調(diào)零裝置接入方法實(shí)驗(yàn)內(nèi)容調(diào)零操作：將各運(yùn)算電路所有輸入信號接地，測量各運(yùn)算電路的輸出電壓，記為V′o。2.調(diào)節(jié)輸入信號根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，調(diào)節(jié)各運(yùn)算電路輸入信號Vi。3.測量輸出電壓測量各運(yùn)算電路的輸出電壓Vo

，并記錄。4.驗(yàn)證并記錄數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)測量記錄表運(yùn)算電路調(diào)零輸出輸入信號輸出信號驗(yàn)證關(guān)系反相比例V′o=Vi=Vo=Vo-V′o=-10Vi同相比例V′o=Vi=Vo=Vo-V′o=11Vi反相求和V′o=Vi1=Vi2=Vi3=Vo=Vo-V′o=-(20Vi1+10Vi2+5Vi3)減法V′o=Vi1=Vi2=Vo=Vo-V′o=10(Vi2-Vi1)誤差分析分析各運(yùn)算電路實(shí)測輸出電壓值與理論計(jì)算輸出電壓值之間的相對誤差，并記錄在實(shí)驗(yàn)報(bào)告中。誤差相關(guān)概念

相對誤差=(絕對誤差/真實(shí)值)×100%

絕對誤差=|測量值-真實(shí)值|系統(tǒng)誤差：由量具、工具、夾具等所引起的誤差。

偶然誤差：就是由操作者的操作所引起的（或外界因素所引起的）偶然發(fā)生的誤差。注意事項(xiàng)要求集成運(yùn)算的電源電壓值必須正確，在接線之前必須調(diào)節(jié)和驗(yàn)證其正確性，并斷開電源開關(guān)之后，才能進(jìn)行接線。接線必須正確無誤，特別要注意的是電源的正負(fù)極性，切忌接反。運(yùn)放的輸出端絕不允許對地短路，所以輸出端千萬不要引出一端懸空的測試線，以防運(yùn)放輸出端短路而燒壞運(yùn)放。通用型：μA741（單運(yùn)放）、LM358（雙運(yùn)放）、LM324（四運(yùn)放）及以場效應(yīng)管為輸入級的LF356高阻型：LF356、LF355、LF347（四運(yùn)放）及CA3130、CA3140低溫漂型：OP-07、OP-27、AD508及ICL7650高速型：LM318、mA715低功耗型：