實(shí)驗(yàn)集成運(yùn)算放大器應(yīng)用(加減運(yùn)算電路設(shè)計(jì))

1、實(shí)驗(yàn)六實(shí)驗(yàn)六 集成運(yùn)算放大器應(yīng)用（一）集成運(yùn)算放大器應(yīng)用（一）加減運(yùn)算電路設(shè)計(jì)加減運(yùn)算電路設(shè)計(jì)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊?、?shí)驗(yàn)?zāi)康模╨）掌握運(yùn)算放大器構(gòu)成比例、求和運(yùn)算電路的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。（2）掌握集成運(yùn)算放大器的設(shè)計(jì)方法。二、實(shí)驗(yàn)原理二、實(shí)驗(yàn)原理 運(yùn)算放大器是具有兩個(gè)輸人端、一個(gè)輸出端的高增益、高輸人阻抗的電壓放大器。在它的輸出端和輸人端之間加上反饋網(wǎng)絡(luò)，則可實(shí)現(xiàn)各種不同的電路功能，如反饋網(wǎng)絡(luò)為線性電路時(shí)，運(yùn)算放大器的功能有：放大、加、減、微分和積分等；如反饋網(wǎng)絡(luò)為非線性電路時(shí)可實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)、乘和除等功能；還可組成各種波形形成電路，如正弦波、三角波、脈沖波等波形發(fā)生器。在線性應(yīng)用中，分析電路遵循的原則是：虛短和

2、虛斷。 虛短：認(rèn)為流入運(yùn)放兩個(gè)輸入端的電流近似為零。 虛斷：認(rèn)為運(yùn)放兩個(gè)輸入端的電壓近似相等（U+U）。 使用運(yùn)算放大器時(shí)，調(diào)節(jié)零點(diǎn)和相位補(bǔ)償是必須注意的兩個(gè)問(wèn)題。為了提高集成運(yùn)算放大器的運(yùn)算精度，消除因失調(diào)電壓和失調(diào)電流引起的誤差，必須采取調(diào)零技術(shù)，保證運(yùn)算放大器輸人為零時(shí)，輸出也為零。一般運(yùn)算放大器具有外接調(diào)零端，例如F007或A741，它的調(diào)零電路如圖61所示。圖61 A741調(diào)零電路1 反相比例放大器反相比例放大器 電路如圖62所示，當(dāng)開(kāi)環(huán)增益為（大于104以上）時(shí)，反相比例放大器的閉環(huán)電壓增益為： 由上式可知，選用不同的電阻比值，Auf可以大于l，也可以小于1，若取RFR1，則放大器

3、的輸出電壓等于輸入電壓的負(fù)值，也稱(chēng)為反相跟隨器。 圖62 反相比例放大器2 同相比例放大器同相比例放大器 電路如圖63所示，當(dāng)運(yùn)算放大器開(kāi)環(huán)增益足夠大時(shí)（大于104），同相比例放大器的閉環(huán)電壓增益為： 由上式可知，Auf恒大于l。若R1時(shí)，Auf為1，于是同相比例放大器轉(zhuǎn)變?yōu)橥喔S器。 圖63 同相比例放大器 3加法器加法器 電路如圖64所示。當(dāng)運(yùn)算放大器開(kāi)環(huán)增益足夠時(shí)，運(yùn)算放大器的輸人端為虛地，三個(gè)輸入電壓可以彼此獨(dú)立地通過(guò)自身的輸入回路電阻轉(zhuǎn)換為電流，能精確地實(shí)現(xiàn)代數(shù)相加運(yùn)算。根據(jù)虛斷和虛短的概念，有FOiiiRURURURU332211332211iFiFiFOURRURRURRU4

4、減法器減法器 電路如圖65所示。當(dāng)運(yùn)算放大器開(kāi)環(huán)增益足夠大時(shí)，輸出電壓Uo為： 在電阻值嚴(yán)格匹配的情況下，電路具有較高的共模抑制能力。 圖65 減法器電路 三、實(shí)驗(yàn)儀器及設(shè)備三、實(shí)驗(yàn)儀器及設(shè)備 （1）低頻信號(hào)發(fā)生器 1臺(tái) （2）晶體管毫伏表 1臺(tái) （3）雙蹤示波器 1臺(tái) （4）雙路穩(wěn)壓電源 1臺(tái) （5）數(shù)字式萬(wàn)用表 l塊 （6）微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 1套四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟1反相放大器反相放大器 實(shí)驗(yàn)電路按圖實(shí)驗(yàn)電路按圖66連接，使其滿足下列關(guān)系連接，使其滿足下列關(guān)系式：式：iOUU10 圖66 反相比例放大器在該比例放大器的輸人端加人下列電壓值測(cè)出放大器的輸出電壓值。2 同相跟隨器

5、同相跟隨器 實(shí)驗(yàn)電路按圖67連接，使其滿足下列關(guān)系式： 在該放大器的輸人端加人下列電壓值,3 反相加法器反相加法器 實(shí)驗(yàn)電路按圖68連接，使其滿足下列關(guān)系式)(1021iiOUUU 圖68 加法器電路 在該放大器的輸人端加人下列電壓值,加人Ui10.5V，Ui21V，Ui31.5V時(shí)，測(cè)出輸出電壓值Uo。4 設(shè)計(jì)加減法電路設(shè)計(jì)加減法電路 （1）設(shè)計(jì)一個(gè)加法電路，使其滿足下列關(guān)系式：。 輸入信號(hào)Ui1、Ui2都是頻率為1kHz的正弦信號(hào)，幅度分別為U1p-p100mV，U2p-p200mV，觀測(cè)輸出是否滿足設(shè)計(jì)要求。 輸入信號(hào)Ui1是頻率為1kHz，幅度為U1p-p100mV的正弦信號(hào)，Ui2是直流電壓（0.5V），觀測(cè)輸出是否滿足設(shè)計(jì)要求（注意輸入信號(hào)中有直流電壓使輸出信號(hào)中含有直流分量后與輸出為純交流信號(hào)的不同）。（1）設(shè)計(jì)一個(gè)加法電路，使其滿足下列關(guān)系式： 通過(guò)軟件模擬仿真，修改電路中電阻值，以滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)的要求。安裝設(shè)計(jì)好的電路，加人Ui10.5V，Ui21V，Ui31.5V時(shí)，測(cè)出輸出電壓值Uo。3214210iiiOUUUU五、思考題五、思考題 （1）運(yùn)算放大器作比例放大時(shí)，R1與RF的阻值誤差為10%，試問(wèn)如何分析和計(jì)算電壓