運(yùn)放基本應(yīng)用

1、2021年11月26日星期五6時(shí)49分13秒1基本運(yùn)算電路（實(shí)驗(yàn)基本運(yùn)算電路（實(shí)驗(yàn)4 4）華中科技大學(xué)電子與信息工程系華中科技大學(xué)電子與信息工程系楊彩虹楊彩虹 返回返回返回基本運(yùn)算電路基本運(yùn)算電路o 反相比例運(yùn)算n 運(yùn)放使用n 簡(jiǎn)單電路安裝、調(diào)試n 電子儀器使用n 電路原理o 反相比例積分器n 示波器耦合方式選擇與使用，波形參數(shù)測(cè)量；o 反相加法減法運(yùn)算n 電路原理；基本實(shí)驗(yàn)技能；數(shù)據(jù)處理與誤差分析返回返回返回實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康膐 電子電子儀器儀器儀表的熟練使用；儀表的熟練使用；n 學(xué)會(huì)合理選用示波器的直流、交流耦合方式學(xué)會(huì)合理選用示波器的直流、交流耦合方式觀察不同波形的方法。觀察不同波形的方法

2、。-反向積分電路反向積分電路o 集成運(yùn)算放大器的基本應(yīng)用電路集成運(yùn)算放大器的基本應(yīng)用電路原理原理；o 簡(jiǎn)單電子電路簡(jiǎn)單電子電路的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試與參數(shù)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試與參數(shù)測(cè)量測(cè)量返回返回返回三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容o 1、反向比例運(yùn)算n 輸入1kHz正弦波（500mv）；測(cè)量電路電壓增益o 2、反向比例加法電路n vi1輸入1kHz正弦波（500mV）,調(diào)Rp產(chǎn)生Vi2 200mV，測(cè)輸出電壓Von vi1輸入直流電壓， vi1=0.5V, vi2=0.4V，測(cè)輸出電壓Von 分析輸入、輸出信號(hào)關(guān)系；o 3、反相比例積分電路n 輸入為輸入為f=500Hz，峰峰值為，峰峰值為1V的的正方波正

3、方波（調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)offset使其為正方波使其為正方波）n 用用DC檔檔測(cè)試測(cè)試vi和和vo，畫出其波形，標(biāo)出其，畫出其波形，標(biāo)出其幅值和周期幅值和周期返回返回返回 1、反向比例運(yùn)算電路、反向比例運(yùn)算電路o 參考實(shí)驗(yàn)電路參考實(shí)驗(yàn)電路o 要求：要求：n輸入阻抗輸入阻抗Ri=10Kn閉環(huán)電壓增益閉環(huán)電壓增益|Avf|=10o 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)內(nèi)容n輸入輸入1kHz正弦波（正弦波（Vipp= 500mv）n測(cè)量輸出電壓測(cè)量輸出電壓Voppn設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)表格，記錄數(shù)據(jù)（設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)表格，記錄數(shù)據(jù)（23組）組）o 注意：注意：n運(yùn)放的正負(fù)電源接法運(yùn)放的正負(fù)電源接法n電路參數(shù)指標(biāo)與器件參數(shù)指標(biāo)及電路設(shè)計(jì)形式的關(guān)系？電路參

4、數(shù)指標(biāo)與器件參數(shù)指標(biāo)及電路設(shè)計(jì)形式的關(guān)系？ R1 + A RF 100K 10K vO vI 10K P77P77圖圖4.4.14.4.1返回返回返回 R1 + A RF vI RF vORF +12V -12V 反向比例運(yùn)算電路反向比例運(yùn)算電路-雙電源的連接雙電源的連接12V12V穩(wěn)壓電源穩(wěn)壓電源-12V+12V0V外引線排列圖外引線排列圖 -80頁(yè)圖頁(yè)圖4.4.7；原理圖；原理圖P77圖圖4.4.1CH1CH2參考地參考地返回返回返回雙電源連接方法示例雙電源連接方法示例返回返回返回o 參考實(shí)驗(yàn)電路參考實(shí)驗(yàn)電路 P78P78圖圖4.4.24.4.2o 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)內(nèi)容n vi1輸入輸入1kH

5、z正弦波，正弦波，Vi1pp = 500mV；Vi2pp = 200mV（調(diào)電位器（調(diào)電位器Rp）n vi1輸入直流電壓，輸入直流電壓， vi1=0.5V, vi2=0.4Vn 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)表格，記錄數(shù)據(jù)（設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)表格，記錄數(shù)據(jù)（2 23 3組）組）o 波形記錄方式！波形記錄方式！o 思考題：測(cè)量結(jié)果為預(yù)期結(jié)果思考題：測(cè)量結(jié)果為預(yù)期結(jié)果1010倍的原因？倍的原因？ R1 + A RF R2 R3 =100K 100K 10K RP 1K 10K vi1 vi2 vo 2、反向比例加、反向比例加/減法電路減法電路返回返回返回相關(guān)器件相關(guān)器件-電位器電位器 R1 + A RF R2 R3 =100K

6、100K 10K RP 1K 10K vi1 vi2 vo 返回返回返回 數(shù)據(jù)測(cè)量表格（僅供參考）數(shù)據(jù)測(cè)量表格（僅供參考）vi vovo實(shí)測(cè)值實(shí)測(cè)值vo理論值理論值vi1=vi2= vi1=vi2= 表表1 反相比例加法（或減法運(yùn)算）反相比例加法（或減法運(yùn)算）vi2 調(diào)電位器調(diào)電位器Rp返回返回返回3.反相比例積分電路反相比例積分電路o 參考實(shí)驗(yàn)電路P79圖4.7.4o 輸入Vi為1KHz正方波（ 調(diào)節(jié)offset使其為正方波），Vipp=1vo 采用直流耦合方式記錄輸入輸出波形-為什么？o 將輸入輸出電壓同時(shí)顯示在示波器上檢查o 安裝方法！安裝方法！返回返回返回反相比例積分電路連接反相比例積

7、分電路連接返回返回返回反相比例積分電路調(diào)試要點(diǎn)反相比例積分電路調(diào)試要點(diǎn)n 輸入：輸入：f = 1KHz，峰峰值為，峰峰值為1V的的正方波正方波o 調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)信號(hào)源信號(hào)源的的offset旋紐旋紐使其為正方波使其為正方波n 用示波器用示波器DC擋擋測(cè)試測(cè)試vi 和和 vo ，畫出其波形，畫出其波形，標(biāo)出其周期和幅值等參數(shù)。標(biāo)出其周期和幅值等參數(shù)。o 示波器示波器CH1、CH2的的耦合耦合:直流直流OFFSETOFFSET正方波正方波平均值平均值1 12 2平均值平均值 R1 + A RF vI RF vORF 示波器屏幕上顯示的示波器屏幕上顯示的小箭頭是小箭頭是0V的位置的位置返回返回返回實(shí)驗(yàn)流程實(shí)

8、驗(yàn)流程-怎么做怎么做3 3 信號(hào)激勵(lì)輸入信號(hào)激勵(lì)輸入2 2 供電使電路工作供電使電路工作4 4 測(cè)量電路輸出測(cè)量電路輸出1 1 布局布線布局布線 R1 + A RF R2 100K 5.1K RP 1K 10K vi1 vi2 vo 0 0 原理設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)返回返回返回運(yùn)放的引腳排列運(yùn)放的引腳排列-p80圖圖4.4.7oDatasheet!-注意不要接反！否則燒芯片注意不要接反！否則燒芯片 V 1 4 1 3 1 2 1 1 1 0 9 8 1 2 3 4 5 6 7 + + + + V+ L M 3 2 4引 腳 排 列 圖 返回返回返回怎么放器件怎么放器件o 器件盡量水平放置，垂直放置時(shí)一

9、定要注意器件盡量水平放置，垂直放置時(shí)一定要注意跨越面包板的凹槽跨越面包板的凹槽，否則短路。，否則短路。o 注意集成電路的放置方向，一般注意集成電路的放置方向，一般缺口向左缺口向左。o 器件（包括電阻）要盡量器件（包括電阻）要盡量緊貼面包板緊貼面包板。o 器件（尤其是電阻）的金屬絲不要外露過多。器件（尤其是電阻）的金屬絲不要外露過多。o 連線前要仔細(xì)核對(duì)引腳連線前要仔細(xì)核對(duì)引腳返回返回返回怎么連導(dǎo)線怎么連導(dǎo)線o 通常將電源通常將電源正極連紅線，負(fù)極連黑線正極連紅線，負(fù)極連黑線。準(zhǔn)備。準(zhǔn)備兩根長(zhǎng)導(dǎo)線，可重復(fù)使用。兩根長(zhǎng)導(dǎo)線，可重復(fù)使用。o 導(dǎo)線的金屬絲不要外露過多，一般導(dǎo)線的金屬絲不要外露過多，一

10、般7 78mm8mm。o 導(dǎo)線盡量導(dǎo)線盡量緊貼面包板緊貼面包板，不允許，不允許“搭橋搭橋”、跨、跨越器件。越器件。返回返回返回共地的概念！共地的概念！返回返回返回驗(yàn)收內(nèi)容與要求驗(yàn)收內(nèi)容與要求o 檢查檢查反相比例積分電路輸入Vi、輸出波形Vo關(guān)系；o 記錄記錄測(cè)試數(shù)據(jù)與測(cè)量波形結(jié)果；o 抽檢抽檢反相比例運(yùn)算、反相加法減法運(yùn)算波形；返回返回返回實(shí)驗(yàn)常見問題實(shí)驗(yàn)常見問題1o 電源異常電源異常n 雙電源連接方法？n 無法調(diào)到所需值o 是否按下并、串連n 工作在穩(wěn)流狀態(tài)，或跳轉(zhuǎn)到穩(wěn)流狀態(tài)o 電路存在短路？o 穩(wěn)壓源限流過?。?限流一般定為500mA;返回返回返回實(shí)驗(yàn)常見問題實(shí)驗(yàn)常見問題2o 無輸出信號(hào)無

11、輸出信號(hào)n 忘了開電源？n 電路連接？n 信號(hào)輸入？n 儀器正常？o 示波器自檢正常？探頭正常？是否利用校準(zhǔn)信號(hào)完示波器自檢正常？探頭正常？是否利用校準(zhǔn)信號(hào)完成檢測(cè)？成檢測(cè)？o 其他儀器工作正常？n 器件？返回返回返回實(shí)驗(yàn)常見問題實(shí)驗(yàn)常見問題3o 測(cè)量波形無法穩(wěn)定？不夠清晰？不夠完整？測(cè)量波形無法穩(wěn)定？不夠清晰？不夠完整？n是否共地連接？n預(yù)期信號(hào)的分析與計(jì)算?n伏格檔？時(shí)基檔？n觸發(fā)信源n觸發(fā)電平；o 測(cè)量波形非預(yù)期波形？測(cè)量波形非預(yù)期波形？n波形傾斜？-SYM？n含直流分量？沒有預(yù)期的直流分量？-耦合方式？n讀數(shù)異常X10;X100;X1000檔；n示波器未連接任何信號(hào)時(shí)的顯示與讀數(shù)？-空

12、中耦合信號(hào)（工頻干擾）返回返回返回其它注意事項(xiàng)其它注意事項(xiàng)o整體布局一般按主信號(hào)流方向，整體布局一般按主信號(hào)流方向，從左到從左到右右。o合理布局，保持整潔、美觀。合理布局，保持整潔、美觀。o盡量按信號(hào)類型選擇不同顏色的連線，盡量按信號(hào)類型選擇不同顏色的連線，便于檢查。便于檢查。o按色環(huán)或器件標(biāo)識(shí)的型號(hào)選擇器件，按色環(huán)或器件標(biāo)識(shí)的型號(hào)選擇器件，使使用前用儀器核查用前用儀器核查，避免選錯(cuò)或壞。，避免選錯(cuò)或壞。返回返回返回怎么測(cè)量？怎么測(cè)量？o 電路部署完畢，先檢查，后通電源，再輸入信電路部署完畢，先檢查，后通電源，再輸入信號(hào)號(hào)o 多級(jí)電路設(shè)置公共地線，分別接地，減小干擾。多級(jí)電路設(shè)置公共地線，分別

13、接地，減小干擾。o 測(cè)量時(shí)測(cè)量時(shí)表頭夾導(dǎo)線后插入面包板表頭夾導(dǎo)線后插入面包板o 時(shí)刻避免短路時(shí)刻避免短路o 不要采用夾子互夾方式連接地線與其他信號(hào)線！不要采用夾子互夾方式連接地線與其他信號(hào)線！o 測(cè)量時(shí)測(cè)量時(shí)以萬用表和示波器的讀數(shù)為準(zhǔn)以萬用表和示波器的讀數(shù)為準(zhǔn)，不要使，不要使用穩(wěn)壓源和信號(hào)發(fā)生器的讀數(shù)。用穩(wěn)壓源和信號(hào)發(fā)生器的讀數(shù)。返回返回返回自學(xué)故障檢查方法自學(xué)故障檢查方法o No.1:No.1:導(dǎo)線或器件接觸不良導(dǎo)線或器件接觸不良n 金屬絲太短，導(dǎo)線、器件插入不深金屬絲太短，導(dǎo)線、器件插入不深o No.2:No.2:連線出錯(cuò)連線出錯(cuò)n 短路、斷路短路、斷路o No.3:No.3:信號(hào)線接觸不

14、良信號(hào)線接觸不良n 信號(hào)源或示波器的信號(hào)線接觸不良信號(hào)源或示波器的信號(hào)線接觸不良o(jì) No.4:No.4:器件損壞器件損壞n 芯片腳斷、燒化，面包板進(jìn)水、生銹芯片腳斷、燒化，面包板進(jìn)水、生銹o No.5:No.5:沒通電沒通電n 電源沒開、電源線沒接，信號(hào)源沒開、信號(hào)源沒接電源沒開、電源線沒接，信號(hào)源沒開、信號(hào)源沒接返回返回返回示波器問題示波器問題-觸發(fā)觸發(fā)返回返回返回示波器問題示波器問題-觸發(fā)的設(shè)置觸發(fā)的設(shè)置 觸發(fā)電路對(duì)觸發(fā)源信號(hào)進(jìn)行判斷，滿足觸發(fā)條件時(shí)則記錄、觸發(fā)電路對(duì)觸發(fā)源信號(hào)進(jìn)行判斷，滿足觸發(fā)條件時(shí)則記錄、顯示顯示一屏一屏波形波形 波形在屏幕上左右移動(dòng)的本質(zhì)原因是什么波形在屏幕上左右移動(dòng)

15、的本質(zhì)原因是什么 觸發(fā)源觸發(fā)源 觸發(fā)源是信號(hào)被采樣、存儲(chǔ)、顯示的前提，觸發(fā)源設(shè)置觸發(fā)源是信號(hào)被采樣、存儲(chǔ)、顯示的前提，觸發(fā)源設(shè)置不正確時(shí)無法正常顯示波形。不正確時(shí)無法正常顯示波形。 通常通常CH1CH1是缺省的觸發(fā)源，所以一般用是缺省的觸發(fā)源，所以一般用CH1CH1測(cè)量輸入信號(hào)測(cè)量輸入信號(hào)（信號(hào)發(fā)生器）。（信號(hào)發(fā)生器）。 如果只用如果只用CH2CH2觀察波形，必須將觸發(fā)源設(shè)置為觀察波形，必須將觸發(fā)源設(shè)置為CH2CH2。 觸發(fā)電平（觸發(fā)電平（Trigger levelTrigger level） 觸發(fā)電平必須處于信號(hào)的波峰和波谷之間觸發(fā)電平必須處于信號(hào)的波峰和波谷之間正確設(shè)置觸發(fā)源和觸發(fā)電平是穩(wěn)

16、定顯示波形的前提，如果正確設(shè)置觸發(fā)源和觸發(fā)電平是穩(wěn)定顯示波形的前提，如果發(fā)現(xiàn)示波器顯示的波形不穩(wěn)定，需要檢查發(fā)現(xiàn)示波器顯示的波形不穩(wěn)定，需要檢查觸發(fā)源觸發(fā)源和和觸發(fā)電觸發(fā)電平平是否被正確設(shè)置。是否被正確設(shè)置。返回返回返回示波器問題示波器問題-通道耦合的設(shè)置通道耦合的設(shè)置 在在CH1CH1和和CH2CH2的設(shè)置中可以選擇耦合方式，以觀察不同的設(shè)置中可以選擇耦合方式，以觀察不同波形波形 直流耦合直流耦合 不通過電容，直流和交流分量都得以顯示不通過電容，直流和交流分量都得以顯示 交流耦合交流耦合 通過電容隔離直流分量，僅顯示交流分量通過電容隔離直流分量，僅顯示交流分量 頻率很低的信號(hào)使用交流耦合可能

17、產(chǎn)生積分效果，頻率很低的信號(hào)使用交流耦合可能產(chǎn)生積分效果，導(dǎo)致測(cè)量不準(zhǔn)導(dǎo)致測(cè)量不準(zhǔn)關(guān)心信號(hào)的直流分量時(shí)必須設(shè)置耦合方式為直流耦合。例關(guān)心信號(hào)的直流分量時(shí)必須設(shè)置耦合方式為直流耦合。例如觀察正方波、正三角波、整流輸出波形時(shí)，必須設(shè)置為如觀察正方波、正三角波、整流輸出波形時(shí)，必須設(shè)置為直流耦合。直流耦合。返回返回返回示波器問題示波器問題-幾個(gè)注意事項(xiàng)幾個(gè)注意事項(xiàng)o 屏幕上看到的波形可以調(diào)節(jié)大小，并不意味著測(cè)屏幕上看到的波形可以調(diào)節(jié)大小，并不意味著測(cè)量的信號(hào)被調(diào)大調(diào)小量的信號(hào)被調(diào)大調(diào)小n 不同比例的地圖紙張面積不同，并不意味著中不同比例的地圖紙張面積不同，并不意味著中國(guó)面積可以不是國(guó)面積可以不是9.

18、6Mkm29.6Mkm2o 屏幕上出現(xiàn)了穩(wěn)定的波形，并不意味著那就是你屏幕上出現(xiàn)了穩(wěn)定的波形，并不意味著那就是你所期待的輸出信號(hào)所期待的輸出信號(hào)n 空氣中有大量的電磁波，即使把探頭裸露在空空氣中有大量的電磁波，即使把探頭裸露在空氣中，也能測(cè)量到正弦波氣中，也能測(cè)量到正弦波o 屏幕上僅微小峰峰值的直線，并不意味著那不是屏幕上僅微小峰峰值的直線，并不意味著那不是你所期待的輸出信號(hào)你所期待的輸出信號(hào)n 由于靈敏度和耦合方式的設(shè)置不當(dāng)，觀察到僅由于靈敏度和耦合方式的設(shè)置不當(dāng)，觀察到僅是信號(hào)紋波是信號(hào)紋波關(guān)鍵：正確選擇觸發(fā)源、觸發(fā)電平、通道耦合方關(guān)鍵：正確選擇觸發(fā)源、觸發(fā)電平、通道耦合方式；根據(jù)讀取的波形參數(shù)判斷是否期望的信號(hào)。式；根據(jù)讀取的波形參數(shù)判斷是否期望的信號(hào)。返回返回返回示波器顯示示波器顯示-信號(hào)源不正確的信號(hào)源不正確的SYM設(shè)置設(shè)置返回返回返回反相運(yùn)算放大測(cè)量波形反相運(yùn)算放大測(cè)量波形返回返回返回反相比例積分電路測(cè)試波形反相比例積分電路測(cè)試波形返回返回返回波形畫法示例波形畫法示例返回返回返回輸入輸出輸入輸出上下對(duì)齊上下對(duì)齊單位單位單位單位返回返回返回下次實(shí)驗(yàn)內(nèi)容下次實(shí)驗(yàn)內(nèi)容單極共射放大電路單極共射放大電路 （實(shí)驗(yàn)（實(shí)驗(yàn)5 ）o 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)內(nèi)容n 掌握單極共射放大電路的基本原理與參數(shù)測(cè)量方法；掌握單極共射放大電路的基本原理與參數(shù)測(cè)量方法；n 掌握分立元件復(fù)雜電路的搭建與測(cè)試