實驗三集成運算放大器的基本應用

1、一、實驗目的（1）了解并掌握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）掌握集成運算放大器的基本應用，為綜合應用奠定基礎。（3）進一步熟悉仿真軟件的應用。二、實驗原理集成運算放大器是一種具有高電壓放大倍數的直接耦合多級放大器件。當外部接入有不同的線性或非線性元件組成的輸入和負反饋電路時，可以靈活地實現各種特定的函數關系。在線性應用方面，可組成比例、加法、減法、積分、微分、對數等模擬運算電路。在大多數情況下，將運放視為理想的，即在一般的討論中，以下的三條基本結論是普遍適用的：（1）開環(huán)電壓增益AV=。（2）運算放大器的兩個輸入端電壓近似相等，即V+=V-，稱為“虛短”

2、。（3）運算放大器的同向和反向兩個輸入端的電流可視為零，即I+=I-=0，稱為“虛斷”。1、反向加法運算電路。電路如下圖所示：輸出電與輸入電壓之間的關系為：當R2=R1=R4時，VO=-(Vi1+Vi2)。2、同相減法運算電路。電路如下圖所示：輸出電與輸入電壓之間的關系為：R3R4R3 Vo= 1+ Vi2-Vi1 R1R2+R4R1當R2=R1，R3=R4時， V0=RfR1(Vi2-Vi1)3、積分運算電路。電路如下所示：在理想條件下，輸出電壓VO等于 VO(t)=-1tVidt+VC(0) 0R2C式中VC(0)是t=0時刻電容C兩端的電壓值，即為初始值。如果Vi是幅值為E的階躍電壓，并

3、設VC(0)=0，則1tEVO(t)=-Edt=-t 0R2CR2C即輸出電壓VO和時間成正比。顯然RC的數值越大，達到給定的VO值的所需時間更長。積分輸出電壓所能達到的最大值受集成運算放大器最大輸出范圍的限制。三、實驗內容和步驟1.加法電路實驗電路圖按原理圖接好。（1）Vi1=100mV,Vi2=200mV（VPP），頻率均為1kHz的正弦信號，啟動仿真，雙擊示波器按鈕，觀察圖形，使輸出波形不失真，記錄結果。2.減法電路實驗電路圖按原理圖接好。雙擊函數信號發(fā)生器，將其頻率和幅值改為相應的值。Vi1=200mV,Vi2=500mV（VPP），頻率均為1kHz的正弦信號，啟動仿真，雙擊示波器按鈕，觀察圖形，使輸出波形不失真，記錄結果。3.積分電路實驗電路圖按原理圖接好。雙擊函數信號發(fā)生器，將其頻率和幅值改為相應的值。Vi=100mV（VPP），頻率均為1kHz的方波信號，啟動仿真，雙擊示波器按鈕，觀察圖形，使輸出波形不失真，記錄結果。四、實驗結果分析（1）加法運算輸入輸出圖：由于運算放大器的反相作用，輸出（紅線）與輸入（藍線和黑線）是反相，相位差為180°；符合實驗預期結果。（2）減法運算輸出輸入圖：由于同相端輸入大于反相端輸入，如果輸出與輸入同相；結果與預期一致。（3）加法運算輸入輸出圖：積分電