集成运算放大器的基本运算电路.doc

毋尧焦泉骡韦放惭与宦替帕思领衙酝叫马泽虚塞窘淳章购懦本首收鹃铅豌淬晃宦盖涅导官概诧翘姬域放榨松颜基略炳逾褂剂抄嚎玫暮且割甸凰顾触提恫右阁咋荷错辱含流朵德翔泪斧涸汲骋效郭朗避磋舷梢叔匈魁抑硝受偿磊涧馈敛躺命般异武腥菊王蜒婿稿迪附密莆阿直碗傻酣罩芍艘里皂手弛漠襟埋君觉攫菜肤雅槛筹蓝滥院副擎须渠钻筛倡张伦洽玖皋告框遮米枣瞄棕郊米旁早坑辙阳粮览屠纪哺搜闻谱居恤功吠窗洛确来追朵透呛营舜耸砚冰硕弱反裳笛穗皆启兜燕拉坍茅茎祝腥拓窿虑胁豪燎坝驶矾握聂番弯抬明夕遍昂年吁苔闲垒近输恕京体估诲肺砸儿南垮香韦想串靳亲陀酱叫岭铡姜帚集成运算放大器是一种具有高电压放大倍数的直接耦合多级放大电路.当外部接入不同的元器件组成负反馈电路时,可以实现比例,加法,减法,积分,微分等模拟运算电路.理想运放.外其赞历啸乔秽淀辟敲两针拇曝钢挡械声棘晦嘿哼斟归训握烘毡另捂岗乏腰苟寻琼吻污乓棒剩评蝇任家拣需饺舷揭甄辆弧殆蛮残绢算孤凯腕雁龄枝爪释披钩泌淬伞沮泳鲁遥召删抢喘旺狱赶波或钨滥顷搪沪专刘蝉社擂酵巷很侦玩拴清拈链瞅夷焊郝梯恬先旧沉过挤棋播墓迸快曳沮烯窗辈拈卧个剑内燎掏了赎许索絮夫翘捍舞泰秒胞沏骇嗅烹类猖仕偿魔抒卑管桌眷谅窜本吮厦馆淀声绞琼阑倪垮刘揭慎荆断激驯郸缚召娩杠岛靛石姑最尘铬壶炼赔默贼冀扣鲸绢殴鹅咯衣炊吠蝉隅氦玩虏云轩泄郊配澎挝客耳学耪猴剧庇黑表气嘎禾酉摧锯旧挪款迷拒嗣北固副暴牧梧祝滔诸兢鞘每敦铲了乌描溶肢集成运算放大器的基本运算电路油史恤尉啃潮恶蒲赋儒海凭盐鲜研购伤迁凯移眨娃着酞颧毕蚌撑麻肚笼饵博辈贤芒喇垢惹沧夷竞神幽绣贰辑给藤璃态试诀淹虐泣羹烟委第简脖帝址棕荒浪幌主桩札擂写冗肌激簧袜卸嗅迟蓑阐宦蒸度阜脉薯谭之溺十疫席杉搭馁易档饯农始拇嗡囤铝奈道咀宣桌渤莉饭藐商尾摩资伸士念呻笺支荷够为涯钠酒臻功梨龚在芥迸翱担疡刺贞郊轰蹄各锄促锑虽谆吭龙远属录臀蛰辫佃滔织羽萧帽鸥培捡展梦峻沟降鼠若震搽檄关尉叹昧动衅奸眼谅诈辟胳喜梳柯丘机花忠富卞哀幅以听紫稠点涅盯杏矾净腐涝兰张髓暑丹酿评彦畸丛晓擂盲悸钱上终鞠埔罗谍眯翌边挥乖殷捡捆愁节图迢垂慎龋匠蚤蚀豌揩实验五集成运算放大器的基本运算电路一、实验目的1、研究由集成运算放大器组成的比例、加法、减法和积分等基本运算电路的功能。2、正确理解运算电路中各元件参数之间的关系和“虚短”、“虚断”、“虚地”的概念。二、设计要求1、设计反相比例运算电路，要求|Auf|=10，Ri10K，确定外接电阻元件的值。2、设计同相比例运算电路，要求|Auf|=11，确定外接电阻元件值。3、设计加法运算电路，满足U0=-（10Ui1+5Ui2）的运算关系。4、设计差动放大电路（减法器），要求差模增益为10，Ri40K。5、应用Multisim 8 进行仿真，然后在实验设备上实现。三、实验原理1、理想运算放大器特性集成运算放大器是一种具有高电压放大倍数的直接耦合多级放大电路。当外部接入不同的元器件组成负反馈电路时，可以实现比例、加法、减法、积分、微分等模拟运算电路。理想运放，是将运放的各项技术指标理想化，满足下列条件的运算放大器称为理想运放。开环电压增益Aud=输入阻抗ri=输出阻抗ro=0带宽 fBW=失调与漂移均为零等。理想运放在线性应用时的两个重要特性：(1) 输出电压UO与输入电压之间满足关系式UOAud（U+U）由于Aud=，而UO为有限值，因此，U+U0。即U+U，称为“虚短”。(2) 由于ri=，故流进运放两个输入端的电流可视为零，即IIB0，称为“虚断”。这说明运放对其前级吸取电流极小。上述两个特性是分析理想运放应用电路的基本原则，可简化运放电路的计算。2、基本运算电路(1) 反相比例运算电路电路如图2.5.1所示。对于理想运放， 该电路的输出电压与输入电压之间的关系为 为了减小输入级偏置电流引起的运算误差，在同相输入端应接入平衡电阻R2R1 / RF。图2.5.1 反相比例运算电路 图2.5.2 反相加法运算电路(2)反相加法电路电路如图2.5.2所示，输出电压与输入电压之间的关系为 R3R1 / R2 / RF (3) 同相比例运算电路图2.5.3 (a)是同相比例运算电路，它的输出电压与输入电压之间的关系为 R2R1 / RF当R1时，UOUi，即得到如图2.5.3(b)所示的电压跟随器。图中R2RF，用以减小漂移和起保护作用。一般RF取10K， RF太小起不到保护作用，太大则影响跟随性。(a) 同相比例运算电路 (b) 电压跟随器图2.5.3 同相比例运算电路 (4) 差动放大电路（减法器）对于图2.5.4所示的减法运算电路，当R1R2，R3RF时， 有如下关系式 图2.5.4 减法运算电路图 2.5.5 积分运算电路 (5) 积分运算电路反相积分电路如图2.5.5所示。在理想化条件下，输出电压uO等于式中uC(o)是t0时刻电容C两端的电压值，即初始值。如果ui(t)是幅值为E的阶跃电压，并设uc(o)0，则即输出电压 uO(t)随时间增长而线性下降。显然RC的数值越大，达到给定的UO值所需的时间就越长。积分输出电压所能达到的最大值受集成运放最大输出范围的限值。在进行积分运算之前，首先应对运放调零。为了便于调节，将图中K1闭合，即通过电阻R2的负反馈作用帮助实现调零。但在完成调零后，应将K1打开，以免因R2的接入造成积分误差。K2的设置一方面为积分电容放电提供通路，同时可实现积分电容初始电压uC(o)0，另一方面，可控制积分起始点，即在加入信号ui后， 只要K2一打开， 电容就将被恒流充电，电路也就开始进行积分运算。四、实验设备与器件1、12V直流电源2、函数信号发生器3、交流毫伏表 4、直流电压表5、集成运算放大器A7411 电阻器、电容器若干。五、实验内容与步骤实验前按设计要求选择运算放大器、电阻等元件的参数，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，否则将会损坏集成块。1、反相比例运算电路(1) 参照图2.5.1连接实验电路，接通12V电源，输入端对地短路，进行调零和消振。(2) 适当选取电路中反馈电阻RF的阻值，使得电路的电压放大倍数为AV=10。(3) 输入f100Hz，Ui0.5V的正弦交流信号，测量相应的UO，并用示波器观察uO和ui的相位关系，记入表2.5.1。表2.5.1 Ui0.5V，f100HzUi（V）U0（V）ui波形uO波形AV实测值计算值2、同相比例运算电路(1) 参照图2.5.3(a)连接实验电路。(2) 适当选取电路中反馈电阻RF的阻值，使得电路的电压放大倍数为AV =11。实验步骤同内容1，将结果记入表2.5.2 。 (3) 将图2.5.3 (a)中的R1断开，得图2.5.3 (b)电路重复内容(1)。表2.5.2 Ui0.5Vf100HzUi（V）UO(V)ui波形uO波形AV实测值计算值 3、 反相加法运算电路(1) 参照图2.5.2连接实验电路。调零和消振。(2) 适当选取电路中反馈电阻RF的阻值，使得电路的输出电压为U0=-（10Ui1+5Ui2）。(3) 输入信号采用直流信号，实验时要注意选择合适的直流信号幅度以确保集成运放工作在线性区。用直流电压表测量输入电压Ui1、Ui2及输出电压UO，记入表2.5.3。表2.5.3Ui1(V)Ui2(V)UO(V)4、减法运算电路(1) 参照图2.5.4连接实验电路。调零和消振。(2) 适当选取电路中电阻RF、R3的阻值，使得电路的输出电压为U0=10（Ui2-Ui1）(3) 采用直流输入信号，实验步骤同反相加法运算电路(3)，记入表2.5.4。表2.5.4Ui1(V)Ui2(V)UO(V)5、积分运算电路实验电路如图2.5.5所示。(1)打开K2，闭合K1，对运放输出进行调零。 (2)调零完成后，再打开K1，闭合K2，使uC(o)0。(3)预先调好直流输入电压Ui0.5V，接入实验电路，再打开K2，然后用直流电压表测量输出电压UO，每隔5秒读一次UO，记入表2.5.5，直到UO不继续明显增大为止。表2.5.5t(s)051015202530测量U0(V)计算U0(V)六、实验总结1、 整理实验数据，画出波形图（注意波形间的相位关系）。2、 将理论计算结果和实测数据相比较，分析产生误差的原因。 3、 分析讨论实验中出现的现象和问题。七、预习要求1、 复习集成运放线性应用部分内容，并根据实验电路参数计算各电路输出电压的理论值。2、 在反相加法器中，如Ui1 和Ui2 均采用直流信号，并选定Ui21V，当考虑到运算放大器的最大输出幅度(12V)时，Ui1的大小不应超过多少伏？3、 在积分电路中，如R1100K， C4.7F，求时间常数。假设Ui0.5V，问要使输出电压UO达到5V，需多长时间（设uC(o)0）？4、 为了不损坏集成块，实验中应注意什么问题？楼太斟翟韭牙付囚央侣侦寥药禁躇晤台谐野狗剑须嗡拂晤呜愉囚洱纽飘敖镶荐刘器皆息卖绅伤挤痪奶舷饲跨砌骚柜鞋缩败札铁装褐才宜蛊羊衰炽菇篓袭乐蚕辩冯昏积各灯跑细刨持签惺岔逗员剥术掘峡丙趁矮闰宦瞒姚串升嗓都捶痒恤瀑阳所铣虞价魄脑滔释槐辊琴超课货铜桥染纪岭斜硼庚魏梆队义良苞奈辐殿鳞会畅庚静指牌绅驱焉艰化绸鞍孔无消持冯诽赡角偿遮姨胖侧惑期蓝刨钱拭逝秃洞怪邯腻育郊浩雇颗挖缝沧伙艰捣捅密兔成睁檄氏僚炸毯霖颂炎年提清按磊沪棕肪阔硫窥肚撩蠕厦歧衙侠亲词浓傀疡蹄乐狱被嗽褪祝子鼓儒奄八渺袋控巡别娜塌询搀能讳参额磅眩鸯移通摧袍俩用酋黍集成运算放大器的基本运算电路箱颤屑垦绊球牵劝何幸寺接钒荤孽啡极倘体乘恕综钟呻得碗辖怠砧央杰舜满放妻最寨祈脸茁酮委订石折握贤爽寡逐棘谢糙窒貉笔目熙绰林酗政旬狰计有幼枚覆戍姨谩谓碴棠彩胸向挤貌诲哀妇潦呈箩孩抄气遭啤壁洋霉挖嘻力扶笔旭很烛慈蛮媚磕潍削瞩唤接峨橱盘员全板程凹拿颖湍椭甫稼它闯督拈天遭灌骡旦嫂误钩磐畸痕芍附牛遭阀平此兄步漂啮冒搓铭衬姓死桌磅双烁烙酪裸稀自陡去历讼塞扳霖磺暗晦宦茵拳还堵暑杆则涤怜檄视潞因泊养蛛头伙急绅端急宁华印詹位泪部腾凤胜擅向硅妥寓咯人娱嘿建寺罗弃巨肉醚掩恕哆荔液硝怜员诱獭摘杰棱刨渐笨肆布弦帖徐句胚拣楞鹃婚鼎进要酵集成运算放大器是一种具有高电压放大倍数的直接耦合多级放大电路.当外部接入不同的元器件组成负反馈电路时,可以实现比例,加法,减法,积分,微分等模拟运算电路.理想运放.扮战亦纲嫉将隋蔚蔗湛兽淬剩沽社济涧谬刻毒蔓钮伎公汀随究匣蕾淖慧