實驗線性運用

實驗線性運用第一頁，共十四頁，編輯于2023年，星期二2.掌握集成運算放大器調零功能。

1.深入理解集成運算放大器工作于線性區(qū)的條件與特點。

3.掌握利用集成運算放大器實現(xiàn)比例、加減運算電路的基本方法。1.根據(jù)模擬電路實驗箱上的741運算放大器，設計一、實驗目的二、實驗任務第二頁，共十四頁，編輯于2023年，星期二一個能實現(xiàn)Uo=3Ui的運算電路，并要求：

用表格的形式驗證Uo=3Ui的運算電路，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.設計一個能實現(xiàn)Uo=2Ui1+2Ui2-5Ui3的運算電路，要求用表格的形式進行驗證。模擬電路實驗箱(741運放、電阻、電位器)、數(shù)字萬用表、導線。對該電路進行調零，寫出“調零”步驟。三、實驗設備第三頁，共十四頁，編輯于2023年，星期二

對于理想化了的運放，它有一個“虛斷”的特點，即I+=I-=0。當理想運放工作在線性狀態(tài)下時，它有一個十分突出的特點，就是“虛接”(或稱“虛短”)的特點，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。在線性運用的電路設計時，均可利用運放這兩個特點來推導輸入、輸出關系。要充分利用運放線性運用的公式進行設計、選擇參數(shù)，以滿足題目的要求。四、實驗步驟第四頁，共十四頁，編輯于2023年，星期二舉例：下面是實現(xiàn)一個反相比例電路Uo=-2Ui或

Uo=-5Ui－當Rf

=20kΩ時，=2，隨著Ui從0逐漸正向(或負向)增加，輸出Uo達到負飽和值(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、負飽和值大小略有差異)，此時Ui=≈5.4V。R′平衡電阻作用：使運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，提高運算精度。第五頁，共十四頁，編輯于2023年，星期二當Rf

=50kΩ時，=5，隨著Ui從0逐漸正向(或負向)增加，輸出Uo達到負飽和值(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用電路的實驗時，要注意輸入電壓的取值應保證運放工作在線性區(qū)。這說明在負反饋時運放并不一定工作在線性區(qū)。運放工作在線性區(qū)與輸入電壓有關。運放只有工作在深度負反饋時才工作在線性區(qū)。當運放工作在非線性區(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內變化，運放工作在線性區(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內變化時，運放工作在線性區(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是一個帶調零端子的單運放。LM324則是四運放芯片,它含有四個獨立的運放，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，星期二當輸入Ui接入+5V直流電源時，運放處于負飽和狀態(tài)Uo=-Uom，用萬用表直流20V擋監(jiān)測輸出端是否為-11V左右。傳輸特性當輸入Ui接入-5V直流電源時，運放處于正飽和狀態(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

:判斷運放好壞的簡便電路

利用運放非線性應用的過零比較器電路來判斷：

實驗前必須判別運放的好壞任務一設計一個能實現(xiàn)Uo=3Ui的運算電路第十頁，共十四頁，編輯于2023年，星期二Ui(v)實測值0Uo(v)實測值負飽和點-Uom正飽和點+UomUo(v)理論值畫出該電路的傳輸特性曲線。將-5V～+5V可調電位器接入Uo=3Ui的運算電路輸入端Ui

，調節(jié)輸入電位器，用萬用表直流20V擋監(jiān)測輸出端，使得輸出分別達到-Uom和+Uom，記錄相應的Ui值。繼續(xù)調節(jié)電位器，使得輸出在線性范圍內達到負值到正值變化，記錄相應的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

按照所設計的Uo=2Ui1+2Ui-5Ui23的運算電路接線，電路圖設計參見實驗輔導手冊實驗2.3,其中兩個輸入可用-5V～+5V可調直流電壓得到,第三個輸入電壓用可調電位器和±5V電源搭建或采取與前兩個輸入電壓相等來實現(xiàn)。Ui1(v)實測值0Ui2(v)實測值Ui3(v)實測值Uo(v)實測值負飽和點-Uom正飽和點+UomUo(v)理論值任務二:第十二頁，共十四頁，編輯于2023年，星期二

1.

畫出判斷運放好壞電路。簡要地寫出實驗步驟。

2.

畫出Uo=3Ui調零實驗電路，寫出調零步驟。設計和說明Uo=2Ui1+2Ui2-5Ui3實驗電路和參數(shù)，畫出表格，簡要寫出實驗的步驟。

5.

3.設計和說明Uo=3Ui實驗電路和參數(shù)，畫出表格，簡要寫出實驗的步驟，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、實驗報告要求第十三頁，共十四頁，編輯于2023年，星期二注意±12V電源接入運