实验3集成运算放大电路的基本应用一，实验目的1.学会用集成运算放大器组成比例求和电路，反相比例放大器，同相比例放大器，反相求和放大器，并了解其特点。2.学会上述电路的测试和分析方法。3.了解运算放大器在实际应用时应考虑的一些问题。二，实验仪器设备1、土12V直流电源2、函数信号发生器3、交流毫伏表4、直流电压表5、集成运算放大器μA741×1，电阻器、电容器若干。三、实验原理集成运算放大器是一种具有高电压放大倍数的直接耦合多级放大电路。当外部接入不同的线性或非线性元器件组成输入和负反馈电路时，可以灵活地实现各种特定的函数关系。在线性应用方面，可组成比例、加法、减法、积分、微分、对数等模拟运算电路。1、理想运算放大器特性在大多数情况下，将运放视为理想运放，就是将运放的各项技术指标理想化，满足下列条件的运算放大器称为理想运放。开环电压增益Am=0输入阻抗ri=00输出阻抗r.=0带宽fw=00失调与漂移均为零等。2.理想运放在线性应用时的两个重要特性：（1）输出电压U.与输入电压之间满足关系式Uo=Ad (U.-U-)由于A=8o，而U为有限值，因此，U.一U_0。即U.～U-，称为“虚短”。（2）由于r=8，故流进运放两个输入端的电流可视为零，即I=0，称为“虚断”。这说明运放对其前级吸取电流极小。上述两个特性是分析理想运放应用电路的基本原则，可简化运放电路的计算。3.基本运算电路1）反相比例运算电路电路如图3-1所示。对于理想运放，该电路的输出电压与输入电压之间的关系为U。=-Ru.R为了减小输入级偏置电流引起的运算误差，在同相输入端应接入平衡电阻R=R1/R。9
9 实验 3 集成运算放大电路的基本应用 一．实验目的 1．学会用集成运算放大器组成比例求和电路，反相比例放大器，同相比例放大器，反 相求和放大器，并了解其特点。 2.学会上述电路的测试和分析方法。 3.了解运算放大器在实际应用时应考虑的一些问题。 二. 实验仪器设备 1、±12V 直流电源 2、函数信号发生器 3、交流毫伏表 4、直流电压表 5、集成运算放大器μA741×1，电阻器、电容器若干。 三. 实验原理 集成运算放大器是一种具有高电压放大倍数的直接耦合多级放大电路。当外部接入不同 的线性或非线性元器件组成输入和负反馈电路时，可以灵活地实现各种特定的函数关系。在 线性应用方面，可组成比例、加法、减法、积分、微分、对数等模拟运算电路。 1、理想运算放大器特性 在大多数情况下，将运放视为理想运放，就是将运放的各项技术指标理想化，满足下 列条件的运算放大器称为理想运放。 开环电压增益 Aud=∞ 输入阻抗 ri=∞ 输出阻抗 ro=0 带宽 fBW=∞ 失调与漂移均为零等。 2.理想运放在线性应用时的两个重要特性： （1）输出电压 UO与输入电压之间满足关系式 UO＝Aud（U+－U－） 由于 Aud=∞，而 UO为有限值，因此，U+－U－≈0。即 U+≈U－，称为“虚短”。 （2）由于 ri=∞，故流进运放两个输入端的电流可视为零，即 IIB＝0，称为“虚断”。 这说明运放对其前级吸取电流极小。 上述两个特性是分析理想运放应用电路的基本原则，可简化运放电路的计算。 3.基本运算电路 1) 反相比例运算电路 电路如图 3-1 所示。对于理想运放， 该电路的输出电压与输入电压之间的关系为 为了减小输入级偏置电流引起的运算误差，在同相输入端应接入平衡电阻 R2＝R1 // RF。 i 1 F O U R R U = −
RP100KRF100KR110K+12V+12VoUiio9UiR1V8UoUi20V810KUooR210K+DARwLRwJR2工R319.1K100K6.2K100K-12V-12V图3-1反相比例运算电路图3-2反相加法运算电路2）反相加法电路电路如图3一2所示，输出电压与输入电压之间的关系为REU,REU,2)U。=-(R3=R1//R2//Re11RR,3）同相比例运算电路图3-3（a)是同相比例运算电路，它的输出电压与输入电压之间的关系为RE)U;U。=(1+ R2=R//RpR.当Ri→o时，U。=U，即得到如图3-3(b)所示的电压跟随器。图中R2=Rr，用以减小漂移和起保护作用。一般R取10KQ，R太小起不到保护作用，太大则影响跟随性。RF100KRF10K+12V9+12VRV8>810KUoUo+oR2UioUio10KR29.1KRwLRw--100K100K-12V-12V(a）同相比例运算电路(b）电压跟随器图3-3同相比例运算电路4）差动放大电路（减法器）对于图3-4所示的减法运算电路，当R=R2，R3=Rr时，有如下关系式Re(U, -U.)U=R,10
10 图 3-1 反相比例运算电路 图 3-2 反相加法运算电路 2) 反相加法电路 电路如图 3－2 所示，输出电压与输入电压之间的关系为 U ) R R U R R U ( i2 2 F i1 1 F O = − + R3＝R1 // R2 // RF 3) 同相比例运算电路 图 3-3(a)是同相比例运算电路，它的输出电压与输入电压之间的关系为 i 1 F O )U R R U =(1+ R2＝R1 // RF 当 R1→∞时，UO＝Ui，即得到如图 3-3(b)所示的电压跟随器。图中 R2＝RF，用以减小 漂移和起保护作用。一般 RF取 10KΩ， RF太小起不到保护作用，太大则影响跟随性。 (a) 同相比例运算电路 (b) 电压跟随器 图 3-3 同相比例运算电路 4) 差动放大电路（减法器） 对于图 3-4 所示的减法运算电路，当 R1＝R2，R3＝RF时， 有如下关系式 (U U ) R R U i2 i1 1 F O = −
RF100K+12V9R1Ui10V810KUo+R2Ui20-10KLRWJ4R3100K100K-12V图3-4减法运算电路图四。实验内容实验前要看清运放组件各管脚的位置：切忌正、负电源极性接反和输出端短路，否则将会损坏集成块。1、反相比例运算电路1）按图3-1连接实验电路，接通土12V电源，输入端对地短路，进行调零和消振。2）输入f=100Hz，U;=0.5V的正弦交流信号，测量相应的Uo，并用示波器观察uc和ui的相位关系，记入表1。表 3-1U,=0.5V,f=100HzU。 (V)u波形uo波形AvU, (V)实测值计算值2、同相比例运算电路1）按图3-3（a）连接实验电路。实验步骤同内容1，将结果记入表2。2)将图3-3(a)中的R断开，得图3-3(b)电路重复内容1)。表3-2U,=0. 5Vf=100HzUo (v)U, (V)ui波形Uo波形A,4+实测值计算值3、反相加法运算电路1）按图2连接实验电路。调零和消振。2）输入信号采用直流信号，图3-6所示电路为简易直流信号源，由实验者自行完成。实验时要注意选择合适的直流信号幅度以确保集成运放工作在线性区。用直流电压表测量输入电压Uil、Ui2及输出电压UO，记入表3。11
11 图 3-4 减法运算电路图 四. 实验内容 实验前要看清运放组件各管脚的位置；切忌正、负电源极性接反和输出端短路，否则将 会损坏集成块。 1、反相比例运算电路 1) 按图 3-1 连接实验电路，接通±12V 电源，输入端对地短路，进行调零和消振。 2) 输入 f＝100Hz，Ui＝0.5V 的正弦交流信号，测量相应的 UO，并用示波器观察 uO和 ui的相位关系，记入表 1。 表 3-1 Ui＝0.5V，f＝100Hz Ui（V） U0（V） ui波形 uO波形 AV 实测值 计算值 2、同相比例运算电路 1) 按图 3-3(a)连接实验电路。实验步骤同内容 1，将结果记入表 2。 2) 将图 3-3(a)中的 R1断开，得图 3-3(b)电路重复内容 1)。 表 3-2 Ui＝0.5V f＝100Hz Ui（V） UO(V) ui波形 uO波形 AV 实测值 计算值 3、 反相加法运算电路 1) 按图 2 连接实验电路。调零和消振。 2) 输入信号采用直流信号，图 3-6 所示电路为简易直流信号源，由实验者自行完成。 实验时要注意选择合适的直流信号幅度以确保集成运放工作在线性区。用直流电压表测量输 入电压 Ui1、Ui2 及输出电压 UO，记入表 3