3集成運算放大器的基本運算電路

GDOU-B-11-112廣東海洋大學(xué)學(xué)生實驗報告書（學(xué)生用表)實驗名稱集成運算放大器的基本運算電路課程名稱電工學(xué)課程號學(xué)院(系)專業(yè)班級學(xué)生姓名學(xué)號實驗地點實驗日期一、實驗?zāi)康?、研究由集成運算放大器組成的比例、加法、減法和積分等基本運算電路的功能。2、了解運算放大器在實際應(yīng)用時應(yīng)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(shù)的直接耦合多級放大電路。當外部接入負反饋電路時，可以靈活地實現(xiàn)各種特定的函數(shù)關(guān)系?？山M成比例、加法、減法、積分、微分、對數(shù)等模擬運算電路。1、理想運算放大器特性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Aud=∞輸入阻抗ri=∞輸出阻抗ro=0帶寬fBW=∞失調(diào)與漂移均為零等。2、理想運放在線性應(yīng)用時的兩個重要特性（1）輸出電壓UO與輸入電壓之間滿足關(guān)系式UO＝Aud（U+－U－）由于Aud=∞，而UO為有限值，因此，U+－U－≈0。即U+≈U－，稱為“虛短”。（2）由于ri=∞，故流進運放兩個輸入端的電流可視為零，即IIB＝0，稱為“虛斷”。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。3、基本運算電路1)反相比例運算電路電路如圖6－1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)接入平衡電阻圖6－1反相比例運算電路2)同相比例運算電路圖6－2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)系為圖6－2同相比例運算電路圖6－3電壓跟隨器當R1→∞時，UO＝Ui，即得到如圖6－3所示的電壓跟隨器。圖中R2＝RF，用以減小漂移和起保護作用。一般RF取10KΩ，RF太小起不到保護作用，太大則影響跟隨性。三、實驗設(shè)備與器件序號名稱型號與規(guī)格數(shù)量備注1直流電源＋12V1DZX-32函數(shù)信號發(fā)生器1DZX-33交流毫伏表1DZX-34直流電壓表1DZX-35集成運算放大器μA74116電阻器、電容器若干若干四、實驗內(nèi)容 1、反相比例運算電路按圖6—1連接實驗電路，調(diào)節(jié)兩直流電源使其輸出電壓為12V后，接入電路，輸入預(yù)先調(diào)節(jié)好的f＝100Hz，Ui＝0.1V的正弦交流信號，用交流表測量相應(yīng)的UO，并用示波器觀察uO和ui的相位關(guān)系，記入表1。表1反相比例運算電路實驗數(shù)據(jù)表（Ui＝0.1V，f＝100Hz）Ui（V）UO(V)ui波形uO波形電壓放大倍數(shù)AV0.50-5.17實測值計算值10.34102、同相比例運算電路按圖6—2連接實驗電路，按內(nèi)容1接入±12V電源，輸入預(yù)先調(diào)節(jié)好的f＝100Hz，Ui＝0.1V的正弦交流信號，用交流表測量相應(yīng)的UO，并用示波器觀察uO和ui的相位關(guān)系，將結(jié)果記入表2。表2同相比例運算電路實驗數(shù)據(jù)表（Ui＝0.1Vf＝100Hz）Ui（V）UO(V)ui波形uO波形電壓放大倍數(shù)AV0.535.92實測值計算值11.17113、電壓跟隨器按圖6—3連接實驗電路，接通±12V電源，輸入預(yù)先調(diào)節(jié)好的f＝100Hz，Ui＝0.1V的正弦交流信號，用交流表測量相應(yīng)的UO，并用示波器觀察uO和ui的相位關(guān)系，將結(jié)果記入表3。表3電壓跟隨器實驗數(shù)據(jù)表（Ui＝0.1Vf＝100Hz）Ui（V）UO(V)ui波形uO波形電壓放大倍數(shù)AV0.510.51實測值11五、實驗注意事項1、熟悉集成運算放大器μA741各管腳的位置。切忌正、負電源極性接反和輸出端短路，否則將會損壞集成塊。2、實驗時所選用的直流信號幅度一定要小于0.5V。3、在積分運算電路中，如果等到UO已經(jīng)開始增大后想重新測量，必須先要給電容放電。放電的方法是在電容器兩端直接并聯(lián)一個10電阻，只要短暫并聯(lián)即可。4、在積分運算電路中，如果輸出電壓UO變化太快，請嘗試換一個電容值大一些的電容。六、思考題1、在積分運算電路中，為什么輸出電壓UO增大到10.3V（各組的測量值略有差異）后，不再增大？2、在積分運算電路中，如果輸出電壓UO變化太快，怎么辦？3、為什么在反相加法運算電路和減法運算電路中輸入信號采用小于0.5V的直流信號，大一些行嗎？七、實驗報告要求1、整理并計算實驗數(shù)據(jù)，完成各表中的計算。2、將上面各表中的理論計算結(jié)果和實測數(shù)據(jù)相比較，分析產(chǎn)生誤差的原因。