實(shí)驗(yàn)四集成運(yùn)算放大器的基本應(yīng)用168

實(shí)驗(yàn)四集成運(yùn)算放大器的根本應(yīng)用―――模擬運(yùn)算電路一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、研究由集成運(yùn)算放大器組成的比例、加法、減法和積分等根本運(yùn)算電路的功能。2、了解運(yùn)算放大器在實(shí)際應(yīng)用時(shí)應(yīng)考慮的一些問題。二、實(shí)驗(yàn)原理集成運(yùn)算放大器是一種具有高電壓放大倍數(shù)的直接耦合多級放大電路。當(dāng)外部接入不同的線性或非線性元器件組成輸入和負(fù)反響電路時(shí)，可以靈活地實(shí)現(xiàn)各種特定的函數(shù)關(guān)系。在線性應(yīng)用方面，可組成比例、加法、減法、積分、微分、對數(shù)等模擬運(yùn)算電路。在大多數(shù)情況下，將運(yùn)放視為理想運(yùn)放，就是將運(yùn)放的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)理想化，滿足以下條件的運(yùn)算放大器稱為理想運(yùn)放。開環(huán)電壓增益A=∞ud輸入阻抗輸出阻抗r=∞ir=0of=∞BW失調(diào)與漂移均為零等?！?〕輸出電壓U與輸入電壓之間滿足關(guān)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(jìn)運(yùn)放兩個(gè)輸入端的電流可視為零，即I＝0，稱為i斷〞。這說明運(yùn)放對其前級吸取電流極小。+－IB“虛上述兩個(gè)特性是分析理想運(yùn)放應(yīng)用電路的根本原那么，可簡化運(yùn)放電路的計(jì)算。〔1)反相比例運(yùn)算電路電路如圖7－1所示。對于理想運(yùn)放，該電路的輸出電壓與輸入電壓之間的關(guān)系為URFUROi1為了減小輸入級偏置電流引起的運(yùn)算誤差，在同相輸入端應(yīng)接入平衡電阻R2＝R//R。1F〔2)反相加法電路實(shí)用文檔.電路如圖7－2所示，輸出電壓與輸入電壓之間的關(guān)系為RRU(UFU)R＝R//R//RFFRROi1i231212〔3)同相比例運(yùn)算電路圖7－3(a)是同相比例運(yùn)算電路，它的輸出電壓與輸入電壓之間的關(guān)系為U(1RF)UR＝R//R1ROi2F1當(dāng)R→∞時(shí)，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(hù)作用。一般R取10KΩ，R太小起不到保護(hù)作用，2F太大那么影響跟隨性FF〔4)差動(dòng)放大電路〔減法器〕對于圖7-4所示的減法運(yùn)算電路，當(dāng)R＝R，R＝R時(shí)，有如下關(guān)系式312FURF(UU)ROi2i11三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備與器件序號1名稱型號與規(guī)格數(shù)量備注直流電源＋12V123458函數(shù)信號發(fā)生器交流毫伏表11直流電壓表集成運(yùn)算放大器電阻器假設(shè)干11μA741假設(shè)干四、實(shí)驗(yàn)電路圖〔1〕反相比例運(yùn)算電路和反相加法運(yùn)算電路圖7－1反相比例運(yùn)算電路圖7－2反相加法運(yùn)算電路實(shí)用文檔.圖7－1反相比例運(yùn)算電路圖7－2反相加法運(yùn)算電路〔2〕同相比例運(yùn)算電路圖7-3同相比例運(yùn)算電路圖7－4減法運(yùn)算電路圖7－4減法運(yùn)算電路〔1)按圖7－1連接實(shí)驗(yàn)電路，接通±12V電源，輸入端對地短路，進(jìn)U＝0.5V的正弦交流信號，測量相應(yīng)的U，并用O〔1〕按圖7－3(a)連接實(shí)驗(yàn)電路。實(shí)驗(yàn)步驟同內(nèi)容1，將結(jié)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(yīng)的U，并用O實(shí)用文檔.示波器觀察實(shí)用文檔.

(2〕從2個(gè)-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(shí)驗(yàn)電路。調(diào)零和消振。(2)采用直流輸入信號，實(shí)驗(yàn)步驟同內(nèi)容3，記入表7－4。五、數(shù)據(jù)表格及數(shù)據(jù)表7-1實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表一〔U＝0.5V，f＝100Hz〕iU〔V〕U〔V〕u波形iu波形OAV0實(shí)測值計(jì)算值10表7－2實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表二〔U＝0.5Vf＝100Hz〕iU〔V〕U(V)iu波形iu波形OAVO實(shí)測值計(jì)算值11表7-3實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表三U(V)i1U(V)i2U(V)O表7－4實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表四U(V)i1U(V)i2U(V)O-六、數(shù)據(jù)處理及分析誤差分析：將實(shí)驗(yàn)實(shí)際所得的公式與代入量的理論公式相比較。(1)、反相比例運(yùn)算電路理論公式U＝10U實(shí)驗(yàn)所得U＝Ui0i0分析：兩公式系數(shù)較為接近，其中實(shí)驗(yàn)測得的系數(shù)比理論值稍大，可見實(shí)際情況與理論較為相符。實(shí)用文檔.偏大的可能是由于電路構(gòu)造上的系統(tǒng)誤差、個(gè)人誤差、電路板上的電阻的標(biāo)稱值與實(shí)際值存在差異等引起誤差。(2)、同相輸入比例運(yùn)算電路理論公式U＝11U實(shí)驗(yàn)所得U＝U0i0分析：兩公式系數(shù)較為接近，其中實(shí)驗(yàn)測得的系數(shù)比理論值稍大，可見實(shí)際情況與理論較為相符。偏大的可能是由于電路構(gòu)造上的系統(tǒng)誤差、個(gè)人誤差及電路板上的電阻與實(shí)際值存在差異等引起誤差。(3)、反相加法運(yùn)算電路根據(jù)表三的數(shù)據(jù)及反相加法運(yùn)算電路的理論公式U＝-〔10U+10U〕，計(jì)算0i1i2可知測得的數(shù)據(jù)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(nèi)部的系統(tǒng)誤差、個(gè)人操作誤差、電路構(gòu)造上的系統(tǒng)誤差。(4)、減法運(yùn)算電路根據(jù)表四的數(shù)據(jù)及減法運(yùn)算電路的理論公式U＝10〔U-U〕，計(jì)算可知測i10i2得的數(shù)據(jù)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(chǎn)生與系統(tǒng)誤差和整個(gè)電路的構(gòu)造有關(guān)。七、實(shí)驗(yàn)所得結(jié)論通過實(shí)驗(yàn)可以知道，進(jìn)一步證實(shí)了理想集成運(yùn)放外接負(fù)反響電路后，其輸出電壓與輸入電壓之間的關(guān)系只與外接電路的參數(shù)有關(guān)，而與集成運(yùn)放電路無關(guān)。八、思考及心得1、為了不損壞集成塊，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)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(cuò)。2、心得體會去到實(shí)驗(yàn)室時(shí)，我看著儀器，然后與實(shí)驗(yàn)紙上實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)，在連接方面要注意集成塊的連接，不能或者插錯(cuò)，否那么會損壞集成塊。在做這個(gè)實(shí)驗(yàn)的過程中，不能順便亂連線，會破壞儀器。插錯(cuò)；看了好久都混亂順序這個(gè)實(shí)驗(yàn)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(gè)是與2號連接，哪個(gè)是與3號連接，哪個(gè)是與6號連接，還有就是那些需要接地等等。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)的過程中，多虧了教師給的那個(gè)集成運(yùn)算放大假設(shè)果沒有它，我們也不能那么快就連接好。此外，在實(shí)驗(yàn)的過程中，我和自己的伙伴細(xì)心的看實(shí)驗(yàn)圖，認(rèn)真的連接每一根線，在這個(gè)過程中，我們合作的很好，因此，很快就把實(shí)驗(yàn)做完了，而且，做的還不錯(cuò)，沒有太大的問題。這讓我真正的體會到團(tuán)結(jié)就是力量。器MA741管腳圖，本次實(shí)驗(yàn)是關(guān)于集成放大器的，通過實(shí)驗(yàn)形象的把反相比例運(yùn)算電路、同相輸入比例運(yùn)算電路、反相加法運(yùn)算電路、減法運(yùn)算電路的運(yùn)算關(guān)系展現(xiàn)出來，讓我的影響無比深刻。本次實(shí)驗(yàn)，讓我學(xué)會了，做實(shí)驗(yàn)前，要認(rèn)真聽講，要保護(hù)好自己的儀器，不要胡亂動(dòng)手，不確定的實(shí)驗(yàn)還是做其他事，如果隊(duì)