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1、实验一 集成运算放大器根本运算电路一、实验目的1、学习集成运算放大器的使用方法。2、熟悉集成运算放大器组成的根本运算电路3、学会集成运放电路的测试方法。二、实验仪器1 ADCL-皿电子技术综合实验箱2.DF1641D 函数发生器3 .V-252 日立示波器4 .DF2172B 交流毫伏表5 .MF50 万用表6集成运算放大器应用模块三、预习容及思考问题1、复习集成运算放大器组成比例、加法、减法、积分、微分等根本运算的 电路组成形式及原理。2、明确集成运算放大器使用时的本卷须知。3、如何在理想条件下，分析各实验电路输入、输出之间运算关系。四、实验原理说明集成运算放大器是一种具有高电压放大O倍数的
2、直接耦合多级放大电路。当外部接入不同的线性或非线性元器件组成输入和负反响电路时，可以灵活地实现各种特定的函数关 系。在线性应用方面，可组成比例、加法、减 法、积分、微分、对数等模拟信号运算电路。根本运算电路图 7-11、反相比例运算电路电路如图 7-1 所示，对于理想运放，该电路的输0R出 的信号电压 Uo =_卞* Ui与输入信号电压1之间的关系为：R其中R1为比例系数，“-号表示输出信号与输入信号相位相反。为了减小输入级偏置电流引起的运算误差，在同相端应接入“平衡电阻R = R / R21f2、反相加法电路电路如图 7-2，输出电压与输入电压之间的关系为(RR )U =- -f U +-f
3、Uo R n R i2 丿12平衡电阻：R = R /R /R图 7-23 1 2 F3、同相比例运算电路同相比例运算电路图7-3a，它的输出电压与输入电压之间的关系为(R )U = 1 + -f UO I RJ，(R )1 + -f其中，I Rj为比例系数，Uo与Ui同相位。电路中平衡电阻r2 = R1/ Rf o 假设R严,Uo = U，即得到如图7-3b所示的电压跟随器，平衡电阻r2 = Rf o 用以减小漂移和起保护作用。一般RF取1OK0, RF太小起不到保护作用，太大 那么影响跟随性。uo(a)(b)图7-3Rf 匚 100k4、减法器电路U11U12R1El0kR24 Cl/匚I
4、UK对于图7-4所示的减法运算电路，当R3 100k0R3 = Rf时，有如下关系式:U =(u U )ORi2订图7-415、积分器电路积分器可以实现对输入信号的积分运算7-5是其原理电路。1- i- i 1R根据反相输入端为“虚地的概念,J u (t)dti0图7-51 f1u (t) = J i dt =因此 。o C c RC显然，输出电压是输入电压的积分,其中积分时间常数：T = RC。当输入电压Ui(t)是对称方波时，输出电压uo(t)的波形应为三角波，且输出电压的相位和输入电压的相位相反。为了限制电路的低频增益，减少失调电压的图7-7影响，可在图7-6所示电路中，与电容C并联一个
5、电阻Rf,就得到一个实用的积分电路。如图7-6所示。其中平衡电阻RP = RRf6、微分器电路将积分器中的R与C的位置互换，就组成了最 简单的微分器，如图7-7所示。因为根据反相端根据反相端为“虚地的概念, 有：duidt.U C)i = i = -o 又 i f Rfdu.u (t) = i R = R C i -f f f dt负号表示Uo与Ui反相。上式说明信号Uo 与输入信号是Ui之间可实现 微分运算，假设输入 电压为对称的三角波，那么输出电压为对称方波。实用的微分电路如图7-8所示，图中串入了小电阻R,可以有效抑制高频噪声干扰。但R的值不能过大，过大会引起微分运 算误差。五、实验容及
6、步骤1、反相比例运算关系测试 按图7-1连接实验电路，仔细检查电路无误后，再接通土 12V电源。注意：实验前要看清运放组件各管脚的位置；切忌正、负电源极性接反和输出端短路否那么将会损坏集成运放。 接通电源后，一般情况下应先对运算放大器“调零，即 Ui=0 时，要求U0=0。如发现有自激振荡还应“消振，之后才可进展测试。 当电路输入不同大小的直流电压时，用万用表测出相应的直流输出电压 U0 记入表 7-1 中。表 7-1原始测试数据计算值比例系数U_oUUi0.2V0.5V1V-0.2V-0.5V-1V实测比例系数理论比例系数Uo 当输入信号改换为 f=1KHz，Ui=0.5V 的正弦交流信号时
7、。用交流毫伏表测量相应的输出Uo的大小，用示波器观察输出电压Uo波形并比拟Ui与Uo的相位。将测试结果记入表 7-2 中。表 7-2原始测试结果计算值输入正弦信号输出正弦信号测量Au值理论Au值UiU波形iUoU波形o0.5V2、同相比例运算关系测试按图7-3(a)连接实验电咱，给其输入f=1KHz，Ui=0.5V的正弦交流信号， 用交流毫伏表测量相应的输出电压Uo的大小，用示波器观察输出电压Uo的波 形并比拟Ui与Uo的相位。将测试结果记入表7-3中。表 7-3原始测试结果计算值输入正弦信号输出正弦信号测量Au值理论Au值UiU波形iUoU波形o0.5V3、反相加法器运算关系的测试按图 7-
8、2 连接实验电路。给输入端分别输入不同的直流电压信号时，用万用表直流电压档分别测出相应的直流输出电压Uo,并将测量结果与理论计算值 比拟,记入表 7-4 中，表 7-4原始测试数据理论估算值Ui10.3V-0.3V0.3V-0.3VUi20.2V0.2V0.2V0.2VUo4、减法运算器运算关系的测试按图 7-4 连接实验电路。给输入端分别输入不同的直流电压信号时,用万用表测出相应的直流输出电压 Uo,将测量结果理论计算值进展比拟，记入表7-5中,表 7-5原始测试数据理论估算值Ui11V0.2V-1V0.2VUi20.5V-0.2V0.5V-0.2VUo观察积分运算器运算关系按图7-6所示积分器连接实验电路。R=10KQ,Rf=100KQ,Rp=10KQ,C=0.1pF.给输入端输入f=1KHz,峰峰值为10V的方波信号Ui,用双踪示波器同时观测并画出uo和的波形，记录uo和的相位关系。观察微分运算器的运算关系。按图7-8所示微分器连接实验电路。给其输入端输入f=1KHz，幅度为2V的 三角波信号Ui,用双踪示波器同时观观测并画出u和u的波形，记录uo和u的相 位关系。六、实验报告1、整理实验数据，将测试结果与理论估算结果进展比拟。2、用坐标画出比例运算器的特性曲线。3、画出输入、输出电压波形图，根据波形比拟Ui与Uo相位。4、谈谈你对使用集成运放的体会。
