實驗四集成運算放大器的基本應用168

實驗四集成運算放大器的根本應用―――模擬運算電路一、實驗目的1、研究由集成運算放大器組成的比例、加法、減法和積分等根本運算電路的功能。2、了解運算放大器在實際應用時應考慮的一些問題。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電路。當外部接入不同的線性或非線性元器件組成輸入和負反響電路時，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，將運放視為理想運放，就是將運放的各項技術指標理想化，滿足以下條件的運算放大器稱為理想運放。開環(huán)電壓增益A=∞ud輸入阻抗輸出阻抗r=∞ir=0of=∞BW失調與漂移均為零等?！?〕輸出電壓U與輸入電壓之間滿足關系式OU＝A〔U－U〕Oud+由于A=∞，而U為有限值，因此，U－U≈0。即U≈U，稱為“虛短〞。－udO+－〔2〕由于r=∞，故流進運放兩個輸入端的電流可視為零，即I＝0，稱為i斷〞。這說明運放對其前級吸取電流極小。+－IB“虛上述兩個特性是分析理想運放應用電路的根本原那么，可簡化運放電路的計算?！?)反相比例運算電路電路如圖7－1所示。對于理想運放，該電路的輸出電壓與輸入電壓之間的關系為URFUROi1為了減小輸入級偏置電流引起的運算誤差，在同相輸入端應接入平衡電阻R2＝R//R。1F〔2)反相加法電路實用文檔.電路如圖7－2所示，輸出電壓與輸入電壓之間的關系為RRU(UFU)R＝R//R//RFFRROi1i231212〔3)同相比例運算電路圖7－3(a)是同相比例運算電路，它的輸出電壓與輸入電壓之間的關系為U(1RF)UR＝R//R1ROi2F1當R→∞時，U＝U，即得到如圖7－3(b)所示的電壓跟隨器。圖中R1Oi＝R，用以減小漂移和起保護作用。一般R取10KΩ，R太小起不到保護作用，2F太大那么影響跟隨性FF〔4)差動放大電路〔減法器〕對于圖7-4所示的減法運算電路，當R＝R，R＝R時，有如下關系式312FURF(UU)ROi2i11三、實驗設備與器件序號1名稱型號與規(guī)格數量備注直流電源＋12V123458函數信號發(fā)生器交流毫伏表11直流電壓表集成運算放大器電阻器假設干11μA741假設干四、實驗電路圖〔1〕反相比例運算電路和反相加法運算電路圖7－1反相比例運算電路圖7－2反相加法運算電路實用文檔.圖7－1反相比例運算電路圖7－2反相加法運算電路〔2〕同相比例運算電路圖7-3同相比例運算電路圖7－4減法運算電路圖7－4減法運算電路〔1)按圖7－1連接實驗電路，接通±12V電源，輸入端對地短路，進U＝0.5V的正弦交流信號，測量相應的U，并用O〔1〕按圖7－3(a)連接實驗電路。實驗步驟同內容1，將結果記入表7－2。(2)輸入f＝100Hz，U＝0.5V的正弦交流信號，測量相應的U，并用O實用文檔.示波器觀察實用文檔.

(2〕從2個-5v～+5v的直流電源分別輸入自擬的電壓作為U和U輸入信i1i2號,測量輸出電壓U,分別填入表7-3中。0(1)按圖7－4連接實驗電路。調零和消振。(2)采用直流輸入信號，實驗步驟同內容3，記入表7－4。五、數據表格及數據表7-1實驗數據表一〔U＝0.5V，f＝100Hz〕iU〔V〕U〔V〕u波形iu波形OAV0實測值計算值10表7－2實驗數據表二〔U＝0.5Vf＝100Hz〕iU〔V〕U(V)iu波形iu波形OAVO實測值計算值11表7-3實驗數據表三U(V)i1U(V)i2U(V)O表7－4實驗數據表四U(V)i1U(V)i2U(V)O-六、數據處理及分析誤差分析：將實驗實際所得的公式與代入量的理論公式相比較。(1)、反相比例運算電路理論公式U＝10U實驗所得U＝Ui0i0分析：兩公式系數較為接近，其中實驗測得的系數比理論值稍大，可見實際情況與理論較為相符。實用文檔.偏大的可能是由于電路構造上的系統(tǒng)誤差、個人誤差、電路板上的電阻的標稱值與實際值存在差異等引起誤差。(2)、同相輸入比例運算電路理論公式U＝11U實驗所得U＝U0i0分析：兩公式系數較為接近，其中實驗測得的系數比理論值稍大，可見實際情況與理論較為相符。偏大的可能是由于電路構造上的系統(tǒng)誤差、個人誤差及電路板上的電阻與實際值存在差異等引起誤差。(3)、反相加法運算電路根據表三的數據及反相加法運算電路的理論公式U＝-〔10U+10U〕，計算0i1i2可知測得的數據與理論值存在一定的差值，但差值并不是很大，符合要求，存在誤差的因素有電路內部的系統(tǒng)誤差、個人操作誤差、電路構造上的系統(tǒng)誤差。(4)、減法運算電路根據表四的數據及減法運算電路的理論公式U＝10〔U-U〕，計算可知測i10i2得的數據與理論值存在一定的差值，但差值并不是很大，符合要求，誤差的產生與系統(tǒng)誤差和整個電路的構造有關。七、實驗所得結論通過實驗可以知道，進一步證實了理想集成運放外接負反響電路后，其輸出電壓與輸入電壓之間的關系只與外接電路的參數有關，而與集成運放電路無關。八、思考及心得1、為了不損壞集成塊，實驗中應注意什么問題？答：〔1〕注意芯片管腳的排列順序，不能〔2〕芯片的電源不能接錯。2、心得體會去到實驗室時，我看著儀器，然后與實驗紙上實驗圖比照，但是看不懂，我不知道-12V從哪里來。后來，在教師的講解中，我明白了。我知道了-12V是怎么連出來的，也知道了電路的連接，這次的實驗，在連接方面要注意集成塊的連接，不能或者插錯，否那么會損壞集成塊。在做這個實驗的過程中，不能順便亂連線，會破壞儀器。插錯；看了好久都混亂順序這個實驗最難的方面是連接，連接得線太多了，而且集成塊芯片的管腳很多，要區(qū)分哪個是與2號連接，哪個是與3號連接，哪個是與6號連接，還有就是那些需要接地等等。在這個實驗的過程中，多虧了教師給的那個集成運算放大假設果沒有它，我們也不能那么快就連接好。此外，在實驗的過程中，我和自己的伙伴細心的看實驗圖，認真的連接每一根線，在這個過程中，我們合作的很好，因此，很快就把實驗做完了，而且，做的還不錯，沒有太大的問題。這讓我真正的體會到團結就是力量。器MA741管腳圖，本次實驗是關于集成放大器的，通過實驗形象的把反相比例運算電路、同相輸入比例運算電路、反相加法運算電路、減法運算電路的運算關系展現出來，讓我的影響無比深刻。本次實驗，讓我學會了，做實驗前，要認真聽講，要保護好自己的儀器，不要胡亂動手，不確定的實驗還是做其他事，如果隊