實驗三 集成運算放大器的基本應(yīng)用

實驗三集成運算放大器的基本應(yīng)用一、實驗?zāi)康恼莆占蛇\算放大器的工作原理，以及它在比例放大(同相和反相)、加法、減法和積分等基本運算電路的應(yīng)用。掌握集成運放工作在非線性區(qū)的工作原理和應(yīng)用電路。了解集成運放LM324及uA741的參數(shù)指標和管腳分配，掌握其應(yīng)用方法。了解運算放大器在實際應(yīng)用時應(yīng)考慮的一些問題，學(xué)會電路調(diào)試的方法和步驟，并學(xué)會在實際電路中發(fā)現(xiàn)問題，解決問題。二、實驗原理集成運算放大器是一種高增益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饋電路時，可以靈活地實現(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)等模擬運算電路。理想運算放大器特性在大多數(shù)情況下，將運放視為理想運放，就是將運放的各項技術(shù)指標理想化，滿足下列條件的運算放大器稱為理想運放。開環(huán)電壓增益A=god輸入阻抗r=8i輸出阻抗r=0o帶寬f=8BW同時失調(diào)與漂移均為零等。理想運放在線性應(yīng)用時的兩個重要特性：(1)輸出電壓U與輸入電壓之間滿足關(guān)系式OU=A(U—U)Ood+－由于A=8，而U為有限值，因此，U—U心0。即U~U，稱為odO+—+—

“虛短”。(2)由于r=-，故流進運放兩個輸入端的電流可視為零，即i1=1心0,稱為“虛斷”這說明運放對其前級索取的電流極小。+-上述兩個特性是分析理想運放應(yīng)用電路的基本原則，可簡化運放電路的計算基本運算電路反相比例運算電路電路如圖3.1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(guān)系為Ru—uORi1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(yīng)接入平衡電阻R=R//Ro21F平衡電阻R=R//Ro21F圖3.1反相比例運算電路圖3.2反相加法運算電路反相加法電路電路如圖3.2所示，輸出電壓與輸入電壓之間的關(guān)系為U=-(￡u+Hu)R=R〃R〃RORi1Ri2312F12同相比例運算電路圖3.3(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(guān)系為U=(1+Rf)uR=R//RTOC\o"1-5"\h\zORi21F1當Rf?時，U=U,即得到如圖3.3(b)所示的電壓跟隨器。圖1Oi中R=R，用以減小漂移和起保護作用。一般R取10KQ,R太小起2FFF不到保護作用，太大則影響跟隨性。(a)同相比例運算電路(b)電壓跟隨器圖3.3同相比例運算電路差動放大電路(減法器)對于圖3.4所示的減法運算電路，當R=R,R=R時，有如下123F關(guān)系式RU=—(U-U)ORi2i11IjjKi-100KR.;IMK'LOOK1ODK-12VRiUior—iIjjKi-100KR.;IMK'LOOK1ODK-12VRiUior—i—1100KUdRtUr*■1OK100K+12V9-12V圖3.4減法運算電路圖圖3.5積分運算電路積分運算電路反相積分電路如圖3.5所示。在理想化條件下，輸出電壓u等于Ou(t)二-Jtudt+u(o)ORCoiC1式中u(o)是t=0時刻電容C兩端的電壓值，即初始值。C如果u(t)是幅值為E的階躍電壓，并設(shè)u(o)=0,貝Uic1Eu(t)=—JtEdt=-t

oRCoRC11即輸出電壓u(t)隨時間增長而線性下降。顯然RC的數(shù)值越大,O達到給定的U值所需的時間就越長。積分輸出電壓所能達到的最大值O受集成運放最大輸出范圍的限值。三、實驗選題設(shè)計選題A設(shè)計一個能夠?qū)崿F(xiàn)下列運算關(guān)系的電路：U=2U+1.5U-2.5U,0I1I2I3采用單運放或雙運放完成，且至少驗證三組不同直流電壓輸入情況時的輸出電壓。四、實驗內(nèi)容1.裝調(diào)電路按設(shè)計電路在面包板上裝接電路，注意電路布局，為減少干擾，應(yīng)使輸入端盡量遠離輸出端，電源電壓由直流穩(wěn)壓電源提供，采用雙電源或單電源方式，雙電源供電應(yīng)使正電源負極與負電源正極同時與電路接地端相連，正負電源電壓接入值相同。2.測試電路靜態(tài)工作點通電測試，各管腳電壓值，LM324不設(shè)調(diào)零端，測試電路的零點漂移。并在測試結(jié)果中去掉靜態(tài)偏移量。同時注意輸出電壓范圍的限制。3.依據(jù)實驗選題設(shè)計測試數(shù)據(jù)表格R(kQ)L設(shè)計輸入值（單位：