實(shí)驗(yàn)五基本運(yùn)算電路

1、 電氣工程與自動化學(xué)院College of Electrical Engineering and Automation實(shí)驗(yàn)五實(shí)驗(yàn)五 集成運(yùn)算放大器的基本運(yùn)算電路集成運(yùn)算放大器的基本運(yùn)算電路 電氣工程與自動化學(xué)院College of Electrical Engineering and Automation實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康?了解運(yùn)算放大器的性質(zhì)和特點(diǎn)。了解運(yùn)算放大器的性質(zhì)和特點(diǎn)。2用集成運(yùn)算放大器組成基本運(yùn)算電路。用集成運(yùn)算放大器組成基本運(yùn)算電路。 電氣工程與自動化學(xué)院College of Electrical Engineering and Automation實(shí)驗(yàn)設(shè)備與器件實(shí)驗(yàn)設(shè)備與器件1直

2、流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源 2函數(shù)信號發(fā)生器函數(shù)信號發(fā)生器 3交流毫伏表交流毫伏表 4萬用表萬用表 5雙蹤示波器雙蹤示波器6集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器 A741 1塊塊 7電阻器、電容器若干電阻器、電容器若干 電氣工程與自動化學(xué)院College of Electrical Engineering and Automation A741引腳排列如圖引腳排列如圖1-7-1所示。所示。實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理圖圖1-7-1 A741 A741管腳圖管腳圖 電氣工程與自動化學(xué)院College of Electrical Engineering and Automation1反相比例運(yùn)算電路反相比例運(yùn)算電路電路如

3、圖電路如圖1-7-2所示，假設(shè)運(yùn)算放大器為理想的，此電所示，假設(shè)運(yùn)算放大器為理想的，此電路的電壓放大倍數(shù)為：路的電壓放大倍數(shù)為：1RRVVAFioV圖圖172反相比例運(yùn)算電路反相比例運(yùn)算電路 電氣工程與自動化學(xué)院College of Electrical Engineering and Automation2同相比例運(yùn)算電路同相比例運(yùn)算電路圖圖1-7-3(a)所示是同相比例運(yùn)算電路，其電壓放所示是同相比例運(yùn)算電路，其電壓放大倍數(shù)為：大倍數(shù)為：11RRVVAFioV（a） 同相比例運(yùn)算電路同相比例運(yùn)算電路 電氣工程與自動化學(xué)院College of Electrical Engineering a

4、nd Automation當(dāng)當(dāng)R1，R2RF時(shí)，時(shí)， ，即得到如圖，即得到如圖1-7-3(b)所示的電壓跟隨器。所示的電壓跟隨器。電壓跟隨器的電壓放大倍數(shù)為：電壓跟隨器的電壓放大倍數(shù)為：圖中的圖中的R2和和RF用以減小漂移和起保護(hù)作用，用以減小漂移和起保護(hù)作用，一般一般RF取取10k，RF取得太小，起不到保護(hù)作用，取得太小，起不到保護(hù)作用，太大則影響電壓跟隨性。太大則影響電壓跟隨性。ioVV1ioVVVA（b）電壓跟隨器）電壓跟隨器 電氣工程與自動化學(xué)院College of Electrical Engineering and Automation3反相加法運(yùn)算電路反相加法運(yùn)算電路電路如圖電路

5、如圖1-7-4所示，其輸出電壓為所示，其輸出電壓為:FiioRRVRVV2211圖圖174反相加法運(yùn)算電路反相加法運(yùn)算電路 電氣工程與自動化學(xué)院College of Electrical Engineering and Automation4. 差動放大電路差動放大電路(減法器減法器)電路如圖電路如圖1-7-5所示，當(dāng)所示，當(dāng) ， 時(shí)，有時(shí)，有112RRVVVFiio21RR FRR 3圖圖175差動放大電路差動放大電路 電氣工程與自動化學(xué)院College of Electrical Engineering and Automation5積分運(yùn)算電路積分運(yùn)算電路在理想化條件下，輸出電壓為在理想

6、化條件下，輸出電壓為如果如果vi是幅值為是幅值為E的階躍電壓，并設(shè)的階躍電壓，并設(shè)VC(0)0，則，則 即輸出電壓隨時(shí)間增長而線性下降。顯然即輸出電壓隨時(shí)間增長而線性下降。顯然RC的數(shù)值的數(shù)值越大，達(dá)到給定的輸出電壓值所需的時(shí)間就越長。積越大，達(dá)到給定的輸出電壓值所需的時(shí)間就越長。積分輸出電壓所能達(dá)到的最大值受集成運(yùn)放最大輸出范分輸出電壓所能達(dá)到的最大值受集成運(yùn)放最大輸出范圍的限值。圍的限值。) 0(1)(01CtioVdtvCRtv tRCEEdtRCtvtO01 電氣工程與自動化學(xué)院College of Electrical Engineering and Automation6微分運(yùn)算電

7、路微分運(yùn)算電路微分電路如圖微分電路如圖1-7-7所示。在理想條件下，輸出電壓所示。在理想條件下，輸出電壓為為dtdvRCvco圖圖1-7-7 微分運(yùn)算電路微分運(yùn)算電路 電氣工程與自動化學(xué)院College of Electrical Engineering and Automation1復(fù)習(xí)教材中有關(guān)集成運(yùn)算放大器構(gòu)成的運(yùn)算復(fù)習(xí)教材中有關(guān)集成運(yùn)算放大器構(gòu)成的運(yùn)算電路的相關(guān)內(nèi)容，簡述各實(shí)驗(yàn)電路的工作原理。電路的相關(guān)內(nèi)容，簡述各實(shí)驗(yàn)電路的工作原理。2根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容計(jì)算各電路輸出電壓的理論值。根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容計(jì)算各電路輸出電壓的理論值。3自擬記錄積分、微分運(yùn)算電路實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和波自擬記錄積分、微分運(yùn)算電路實(shí)驗(yàn)數(shù)

8、據(jù)和波形的表格。形的表格。預(yù)習(xí)要求預(yù)習(xí)要求 電氣工程與自動化學(xué)院College of Electrical Engineering and Automation1電路調(diào)零電路調(diào)零按圖按圖1-7-2接線，接線，1腳、腳、5腳之間接入一只腳之間接入一只100k的的電位器電位器RW，并將滑動觸頭接到負(fù)電源端。調(diào)零時(shí)，并將滑動觸頭接到負(fù)電源端。調(diào)零時(shí)，將輸入端接地，用直流電壓表測量輸出電壓將輸入端接地，用直流電壓表測量輸出電壓VO ，調(diào)節(jié)調(diào)節(jié) RW ，使，使 VO =0V。以下操作中，。以下操作中， RW 應(yīng)保持不應(yīng)保持不變。變。 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 電氣工程與自動化學(xué)院College of Elect

9、rical Engineering and Automation2反相比例運(yùn)算電路反相比例運(yùn)算電路按圖按圖1-7-2接線，在電路輸入端加入交流信號電接線，在電路輸入端加入交流信號電壓，壓，f=100Hz，調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)Vi（有效值）的大小，測量輸（有效值）的大小，測量輸出電壓出電壓Vo，計(jì)算其電壓放大倍數(shù)，填入表，計(jì)算其電壓放大倍數(shù)，填入表1-7-1中。中。用雙蹤示波器觀察輸入、輸出波形是否反相。用雙蹤示波器觀察輸入、輸出波形是否反相。圖圖172反相比例運(yùn)算電路反相比例運(yùn)算電路 電氣工程與自動化學(xué)院College of Electrical Engineering and Automation3同

10、相比例運(yùn)算電路同相比例運(yùn)算電路 按圖按圖1-7-3(a)接線，在電路輸入端加入交流信號接線，在電路輸入端加入交流信號電壓，電壓，f=100Hz，調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)Vi（有效值）的大小，測（有效值）的大小，測量輸出電壓量輸出電壓Vo ，計(jì)算其電壓放大倍數(shù)，填入表，計(jì)算其電壓放大倍數(shù)，填入表1-7-2中。用雙蹤示波器觀察輸入、輸出波形是否同中。用雙蹤示波器觀察輸入、輸出波形是否同相。相。 圖圖1-7-3（a）同相比例運(yùn)算電路）同相比例運(yùn)算電路 電氣工程與自動化學(xué)院College of Electrical Engineering and Automation 按圖按圖1-7-3(b)接線，在電壓跟隨器輸入

11、端加入接線，在電壓跟隨器輸入端加入f=100Hz的交流信號，的交流信號， 調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)Vi（有效值）的大小，（有效值）的大小，測量輸出電壓測量輸出電壓Vo ，計(jì)算其電壓放大倍數(shù)，計(jì)算其電壓放大倍數(shù) ，填入表，填入表1-7-3中。用雙蹤示波器觀察輸入、輸出波形是否中。用雙蹤示波器觀察輸入、輸出波形是否跟隨。跟隨。圖圖1-7-3（b）電壓跟隨器）電壓跟隨器 電氣工程與自動化學(xué)院College of Electrical Engineering and Automation 4反相加法運(yùn)算電路反相加法運(yùn)算電路 按圖按圖1-7-4接線，在輸入端加直流信號，調(diào)節(jié)接線，在輸入端加直流信號，調(diào)節(jié)Vi1、 Vi2

12、 的大小，用直流電壓表測量輸出電壓的大小，用直流電壓表測量輸出電壓 Vo ，計(jì)，計(jì)算其輸出電壓，填入表算其輸出電壓，填入表1-7-4中。中。圖圖174反相加法運(yùn)算電路反相加法運(yùn)算電路 電氣工程與自動化學(xué)院College of Electrical Engineering and Automation5差動放大電路差動放大電路(減法器減法器)按圖按圖1-7-5接線，在輸入端加直流信號，接線，在輸入端加直流信號， 調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)Vi1、 Vi2 的大小，用直流電壓表測量輸出電壓的大小，用直流電壓表測量輸出電壓 Vo ，填入，填入表表1-7-5中。中。圖圖175差動放大電路差動放大電路 電氣工程與自動化學(xué)

13、院College of Electrical Engineering and Automation6積分運(yùn)算電路積分運(yùn)算電路 閉合閉合K，使，使VC(0)0。預(yù)先調(diào)好頻率為預(yù)先調(diào)好頻率為100Hz的方波信號，從的方波信號，從vi接入實(shí)驗(yàn)電路，再打接入實(shí)驗(yàn)電路，再打開開K，然后用雙蹤示波器觀察輸入、輸出波形，并記錄下來。，然后用雙蹤示波器觀察輸入、輸出波形，并記錄下來。圖圖177 積分實(shí)驗(yàn)電路積分實(shí)驗(yàn)電路 電氣工程與自動化學(xué)院College of Electrical Engineering and Automation7微分運(yùn)算電路微分運(yùn)算電路按圖按圖1-7-7接線，在接線，在 vi 處輸入頻

14、率為處輸入頻率為100Hz的方波的方波信號，用雙蹤示波器觀察輸入、輸出波形。改變信號，用雙蹤示波器觀察輸入、輸出波形。改變 vi 的頻率，觀察輸出波形的變化，并記錄下各輸入、的頻率，觀察輸出波形的變化，并記錄下各輸入、輸出波形。輸出波形。 電氣工程與自動化學(xué)院College of Electrical Engineering and Automation1簡述各基本運(yùn)算電路的工作原理。簡述各基本運(yùn)算電路的工作原理。2列表整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，將理論計(jì)算結(jié)果和實(shí)測列表整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，將理論計(jì)算結(jié)果和實(shí)測數(shù)據(jù)相比較，分析產(chǎn)生誤差的原因。數(shù)據(jù)相比較，分析產(chǎn)生誤差的原因。3分析積分、微分運(yùn)算電路輸入、輸出波形之

15、分析積分、微分運(yùn)算電路輸入、輸出波形之間的關(guān)系，總結(jié)電路時(shí)間常數(shù)與輸出波形之間的間的關(guān)系，總結(jié)電路時(shí)間常數(shù)與輸出波形之間的關(guān)系。關(guān)系。4分析討論實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的現(xiàn)象和問題，說明解分析討論實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的現(xiàn)象和問題，說明解決的辦法。決的辦法。實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求 電氣工程與自動化學(xué)院College of Electrical Engineering and Automation1.若將輸入信號與集成運(yùn)放的同相端相連，當(dāng)信號正若將輸入信號與集成運(yùn)放的同相端相連，當(dāng)信號正向增大時(shí)，運(yùn)放的輸出信號是正還是負(fù)？若將輸入向增大時(shí)，運(yùn)放的輸出信號是正還是負(fù)？若將輸入信號與集成運(yùn)放的反相端相連，當(dāng)信號正向增大時(shí)，信號與集成運(yùn)放的反相端相連，當(dāng)信號正向增大時(shí)，運(yùn)放的輸出信號是正還是負(fù)？運(yùn)放的輸出信號是正還是負(fù)？2在反相加法器中，如兩個(gè)輸入信號均采用直流信在反相加法器中，如兩個(gè)輸入信號均采用直流信號，并選定號，并選定Vi21V，當(dāng)考慮到運(yùn)算放大器的最大，當(dāng)考慮到運(yùn)算放大器的最大輸出幅度輸出幅度(12V)時(shí)，時(shí)， 的大小不應(yīng)超過多少伏？的大小不應(yīng)超過多少伏？3若要將方波信號變換成三角波信號，可選用哪一若要將方波信號變換成三角波信號，可選用哪一種運(yùn)算電路？種運(yùn)算電路？思考題思考題1 iV 電氣工程與自動化學(xué)院College of Electrical Engineering and Automation注意