實(shí)驗(yàn)線性運(yùn)用

實(shí)驗(yàn)線性運(yùn)用第一頁，共十四頁，編輯于2023年，星期二2.掌握集成運(yùn)算放大器調(diào)零功能。

1.深入理解集成運(yùn)算放大器工作于線性區(qū)的條件與特點(diǎn)。

3.掌握利用集成運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)比例、加減運(yùn)算電路的基本方法。1.根據(jù)模擬電路實(shí)驗(yàn)箱上的741運(yùn)算放大器，設(shè)計一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康亩?、?shí)驗(yàn)任務(wù)第二頁，共十四頁，編輯于2023年，星期二一個能實(shí)現(xiàn)Uo=3Ui的運(yùn)算電路，并要求：

用表格的形式驗(yàn)證Uo=3Ui的運(yùn)算電路，并畫出電路的傳輸特性曲線(含有線性區(qū)和非線性區(qū))。2.設(shè)計一個能實(shí)現(xiàn)Uo=2Ui1+2Ui2-5Ui3的運(yùn)算電路，要求用表格的形式進(jìn)行驗(yàn)證。模擬電路實(shí)驗(yàn)箱(741運(yùn)放、電阻、電位器)、數(shù)字萬用表、導(dǎo)線。對該電路進(jìn)行調(diào)零，寫出“調(diào)零”步驟。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備第三頁，共十四頁，編輯于2023年，星期二

對于理想化了的運(yùn)放，它有一個“虛斷”的特點(diǎn)，即I+=I-=0。當(dāng)理想運(yùn)放工作在線性狀態(tài)下時，它有一個十分突出的特點(diǎn)，就是“虛接”(或稱“虛短”)的特點(diǎn)，即U+=U-。對于反相輸入、同相接地的電路，因U+=0，所以U-=0

,故稱為“虛地”，它是“虛接”的一種特殊情況。在線性運(yùn)用的電路設(shè)計時，均可利用運(yùn)放這兩個特點(diǎn)來推導(dǎo)輸入、輸出關(guān)系。要充分利用運(yùn)放線性運(yùn)用的公式進(jìn)行設(shè)計、選擇參數(shù)，以滿足題目的要求。四、實(shí)驗(yàn)步驟第四頁，共十四頁，編輯于2023年，星期二舉例：下面是實(shí)現(xiàn)一個反相比例電路Uo=-2Ui或

Uo=-5Ui－當(dāng)Rf

=20kΩ時，=2，隨著Ui從0逐漸正向(或負(fù)向)增加，輸出Uo達(dá)到負(fù)飽和值(或正飽和)值Uom

，該值大小取決于電源電壓，略小于電源電壓(正、負(fù)飽和值大小略有差異)，此時Ui=≈5.4V。R′平衡電阻作用：使運(yùn)放同相和反相輸入端對地電阻相等，處于對稱與平衡工作狀態(tài)，減小溫漂，提高運(yùn)算精度。第五頁，共十四頁，編輯于2023年，星期二當(dāng)Rf

=50kΩ時，=5，隨著Ui從0逐漸正向(或負(fù)向)增加，輸出Uo達(dá)到負(fù)飽和值(或正飽和值)Uom

，Uom

值的大小取決于電源電壓，略小于電源電壓(正、負(fù)飽和值大小略有差異)，此時Ui=≈2.3V。

電壓傳輸曲線=2R1Rf－

電壓傳輸曲線=5R1Rf－第六頁，共十四頁，編輯于2023年，星期二所以在做線性運(yùn)用電路的實(shí)驗(yàn)時，要注意輸入電壓的取值應(yīng)保證運(yùn)放工作在線性區(qū)。這說明在負(fù)反饋時運(yùn)放并不一定工作在線性區(qū)。運(yùn)放工作在線性區(qū)與輸入電壓有關(guān)。運(yùn)放只有工作在深度負(fù)反饋時才工作在線性區(qū)。當(dāng)運(yùn)放工作在非線性區(qū)時，輸出電壓保持不變，其值取決于電源電壓，且略小于電源電壓(正、負(fù)飽和值大小略有差異)。對于放大倍數(shù)==5時，在Ui=-2.3V～2.3V內(nèi)變化，運(yùn)放工作在線性區(qū)。

從上圖看出，對于放大倍數(shù)==2的反相比例電路，在Ui=-5.4V～5.4V內(nèi)變化時，運(yùn)放工作在線性區(qū)；第七頁，共十四頁，編輯于2023年，星期二Off1

U－

U＋－12V

741管腳圖調(diào)零端子741放在14個管腳的雙列插座NC+12VUo

off2空腳注意插座管腳號與芯片管腳號的區(qū)別電源同相輸入輸出第八頁，共十四頁，編輯于2023年，星期二uA741是一個帶調(diào)零端子的單運(yùn)放。LM324則是四運(yùn)放芯片,它含有四個獨(dú)立的運(yùn)放，共用一個±15V電源。4Uo4U－

4U+

－15V

3U+

3U－

3Uo

同相輸入1Uo1U－

1U+＋15V

2U+

2U－

2Uo

反相輸入

324管腳圖電源輸出電源第九頁，共十四頁，編輯于2023年，星期二當(dāng)輸入Ui接入+5V直流電源時，運(yùn)放處于負(fù)飽和狀態(tài)Uo=-Uom，用萬用表直流20V擋監(jiān)測輸出端是否為-11V左右。傳輸特性當(dāng)輸入Ui接入-5V直流電源時，運(yùn)放處于正飽和狀態(tài)Uo=+Uom，用萬用表直流20V擋監(jiān)測輸出端是否為+10V左右。

步驟一

:判斷運(yùn)放好壞的簡便電路

利用運(yùn)放非線性應(yīng)用的過零比較器電路來判斷：

實(shí)驗(yàn)前必須判別運(yùn)放的好壞任務(wù)一設(shè)計一個能實(shí)現(xiàn)Uo=3Ui的運(yùn)算電路第十頁，共十四頁，編輯于2023年，星期二Ui(v)實(shí)測值0Uo(v)實(shí)測值負(fù)飽和點(diǎn)-Uom正飽和點(diǎn)+UomUo(v)理論值畫出該電路的傳輸特性曲線。將-5V～+5V可調(diào)電位器接入Uo=3Ui的運(yùn)算電路輸入端Ui

，調(diào)節(jié)輸入電位器，用萬用表直流20V擋監(jiān)測輸出端，使得輸出分別達(dá)到-Uom和+Uom，記錄相應(yīng)的Ui值。繼續(xù)調(diào)節(jié)電位器，使得輸出在線性范圍內(nèi)達(dá)到負(fù)值到正值變化，記錄相應(yīng)的Ui、Uo數(shù)據(jù)。步驟二:第十一頁，共十四頁，編輯于2023年，星期二

按照所設(shè)計的Uo=2Ui1+2Ui-5Ui23的運(yùn)算電路接線，電路圖設(shè)計參見實(shí)驗(yàn)輔導(dǎo)手冊實(shí)驗(yàn)2.3,其中兩個輸入可用-5V～+5V可調(diào)直流電壓得到,第三個輸入電壓用可調(diào)電位器和±5V電源搭建或采取與前兩個輸入電壓相等來實(shí)現(xiàn)。Ui1(v)實(shí)測值0Ui2(v)實(shí)測值Ui3(v)實(shí)測值Uo(v)實(shí)測值負(fù)飽和點(diǎn)-Uom正飽和點(diǎn)+UomUo(v)理論值任務(wù)二:第十二頁，共十四頁，編輯于2023年，星期二

1.

畫出判斷運(yùn)放好壞電路。簡要地寫出實(shí)驗(yàn)步驟。

2.

畫出Uo=3Ui調(diào)零實(shí)驗(yàn)電路，寫出調(diào)零步驟。設(shè)計和說明Uo=2Ui1+2Ui2-5Ui3實(shí)驗(yàn)電路和參數(shù)，畫出表格，簡要寫出實(shí)驗(yàn)的步驟。

5.

3.設(shè)計和說明Uo=3Ui實(shí)驗(yàn)電路和參數(shù)，畫出表格，簡要寫出實(shí)驗(yàn)的步驟，完成表格中的數(shù)據(jù)測試。

6.根據(jù)測試數(shù)據(jù)，得出結(jié)論。完成思考題。4.

根據(jù)Uo=3Ui表格中數(shù)據(jù)，畫出電路的傳輸特性曲線。五、實(shí)驗(yàn)報告要求第十三頁，共十四頁，編輯于2023年，星期二注意±12V電源接入運(yùn)