运放基本应用

1、2021年11月26日星期五6时49分13秒1基本运算电路（实验基本运算电路（实验4 4）华中科技大学电子与信息工程系华中科技大学电子与信息工程系杨彩虹杨彩虹 返回返回返回基本运算电路基本运算电路o 反相比例运算n 运放使用n 简单电路安装、调试n 电子仪器使用n 电路原理o 反相比例积分器n 示波器耦合方式选择与使用，波形参数测量；o 反相加法减法运算n 电路原理；基本实验技能；数据处理与误差分析返回返回返回实验目的实验目的o 电子电子仪器仪器仪表的熟练使用；仪表的熟练使用；n 学会合理选用示波器的直流、交流耦合方式学会合理选用示波器的直流、交流耦合方式观察不同波形的方法。观察不同波形的方法

2、。-反向积分电路反向积分电路o 集成运算放大器的基本应用电路集成运算放大器的基本应用电路原理原理；o 简单电子电路简单电子电路的设计、安装、调试与参数的设计、安装、调试与参数测量测量返回返回返回三、实验内容三、实验内容o 1、反向比例运算n 输入1kHz正弦波（500mv）；测量电路电压增益o 2、反向比例加法电路n vi1输入1kHz正弦波（500mV）,调Rp产生Vi2 200mV，测输出电压Von vi1输入直流电压， vi1=0.5V, vi2=0.4V，测输出电压Von 分析输入、输出信号关系；o 3、反相比例积分电路n 输入为输入为f=500Hz，峰峰值为，峰峰值为1V的的正方波正

3、方波（调节调节offset使其为正方波使其为正方波）n 用用DC档档测试测试vi和和vo，画出其波形，标出其，画出其波形，标出其幅值和周期幅值和周期返回返回返回 1、反向比例运算电路、反向比例运算电路o 参考实验电路参考实验电路o 要求：要求：n输入阻抗输入阻抗Ri=10Kn闭环电压增益闭环电压增益|Avf|=10o 实验内容实验内容n输入输入1kHz正弦波（正弦波（Vipp= 500mv）n测量输出电压测量输出电压Voppn设计实验表格，记录数据（设计实验表格，记录数据（23组）组）o 注意：注意：n运放的正负电源接法运放的正负电源接法n电路参数指标与器件参数指标及电路设计形式的关系？电路参

4、数指标与器件参数指标及电路设计形式的关系？ R1 + A RF 100K 10K vO vI 10K P77P77图图4.4.14.4.1返回返回返回 R1 + A RF vI RF vORF +12V -12V 反向比例运算电路反向比例运算电路-双电源的连接双电源的连接12V12V稳压电源稳压电源-12V+12V0V外引线排列图外引线排列图 -80页图页图4.4.7；原理图；原理图P77图图4.4.1CH1CH2参考地参考地返回返回返回双电源连接方法示例双电源连接方法示例返回返回返回o 参考实验电路参考实验电路 P78P78图图4.4.24.4.2o 实验内容实验内容n vi1输入输入1kH

5、z正弦波，正弦波，Vi1pp = 500mV；Vi2pp = 200mV（调电位器（调电位器Rp）n vi1输入直流电压，输入直流电压， vi1=0.5V, vi2=0.4Vn 设计实验表格，记录数据（设计实验表格，记录数据（2 23 3组）组）o 波形记录方式！波形记录方式！o 思考题：测量结果为预期结果思考题：测量结果为预期结果1010倍的原因？倍的原因？ R1 + A RF R2 R3 =100K 100K 10K RP 1K 10K vi1 vi2 vo 2、反向比例加、反向比例加/减法电路减法电路返回返回返回相关器件相关器件-电位器电位器 R1 + A RF R2 R3 =100K

6、100K 10K RP 1K 10K vi1 vi2 vo 返回返回返回 数据测量表格（仅供参考）数据测量表格（仅供参考）vi vovo实测值实测值vo理论值理论值vi1=vi2= vi1=vi2= 表表1 反相比例加法（或减法运算）反相比例加法（或减法运算）vi2 调电位器调电位器Rp返回返回返回3.反相比例积分电路反相比例积分电路o 参考实验电路P79图4.7.4o 输入Vi为1KHz正方波（ 调节offset使其为正方波），Vipp=1vo 采用直流耦合方式记录输入输出波形-为什么？o 将输入输出电压同时显示在示波器上检查o 安装方法！安装方法！返回返回返回反相比例积分电路连接反相比例积

7、分电路连接返回返回返回反相比例积分电路调试要点反相比例积分电路调试要点n 输入：输入：f = 1KHz，峰峰值为，峰峰值为1V的的正方波正方波o 调节调节信号源信号源的的offset旋纽旋纽使其为正方波使其为正方波n 用示波器用示波器DC挡挡测试测试vi 和和 vo ，画出其波形，画出其波形，标出其周期和幅值等参数。标出其周期和幅值等参数。o 示波器示波器CH1、CH2的的耦合耦合:直流直流OFFSETOFFSET正方波正方波平均值平均值1 12 2平均值平均值 R1 + A RF vI RF vORF 示波器屏幕上显示的示波器屏幕上显示的小箭头是小箭头是0V的位置的位置返回返回返回实验流程实

8、验流程-怎么做怎么做3 3 信号激励输入信号激励输入2 2 供电使电路工作供电使电路工作4 4 测量电路输出测量电路输出1 1 布局布线布局布线 R1 + A RF R2 100K 5.1K RP 1K 10K vi1 vi2 vo 0 0 原理设计原理设计返回返回返回运放的引脚排列运放的引脚排列-p80图图4.4.7oDatasheet!-注意不要接反！否则烧芯片注意不要接反！否则烧芯片 V 1 4 1 3 1 2 1 1 1 0 9 8 1 2 3 4 5 6 7 + + + + V+ L M 3 2 4引 脚 排 列 图 返回返回返回怎么放器件怎么放器件o 器件尽量水平放置，垂直放置时一

9、定要注意器件尽量水平放置，垂直放置时一定要注意跨越面包板的凹槽跨越面包板的凹槽，否则短路。，否则短路。o 注意集成电路的放置方向，一般注意集成电路的放置方向，一般缺口向左缺口向左。o 器件（包括电阻）要尽量器件（包括电阻）要尽量紧贴面包板紧贴面包板。o 器件（尤其是电阻）的金属丝不要外露过多。器件（尤其是电阻）的金属丝不要外露过多。o 连线前要仔细核对引脚连线前要仔细核对引脚返回返回返回怎么连导线怎么连导线o 通常将电源通常将电源正极连红线，负极连黑线正极连红线，负极连黑线。准备。准备两根长导线，可重复使用。两根长导线，可重复使用。o 导线的金属丝不要外露过多，一般导线的金属丝不要外露过多，一

10、般7 78mm8mm。o 导线尽量导线尽量紧贴面包板紧贴面包板，不允许，不允许“搭桥搭桥”、跨、跨越器件。越器件。返回返回返回共地的概念！共地的概念！返回返回返回验收内容与要求验收内容与要求o 检查检查反相比例积分电路输入Vi、输出波形Vo关系；o 记录记录测试数据与测量波形结果；o 抽检抽检反相比例运算、反相加法减法运算波形；返回返回返回实验常见问题实验常见问题1o 电源异常电源异常n 双电源连接方法？n 无法调到所需值o 是否按下并、串连n 工作在稳流状态，或跳转到稳流状态o 电路存在短路？o 稳压源限流过小？-限流一般定为500mA;返回返回返回实验常见问题实验常见问题2o 无输出信号无

11、输出信号n 忘了开电源？n 电路连接？n 信号输入？n 仪器正常？o 示波器自检正常？探头正常？是否利用校准信号完示波器自检正常？探头正常？是否利用校准信号完成检测？成检测？o 其他仪器工作正常？n 器件？返回返回返回实验常见问题实验常见问题3o 测量波形无法稳定？不够清晰？不够完整？测量波形无法稳定？不够清晰？不够完整？n是否共地连接？n预期信号的分析与计算?n伏格档？时基档？n触发信源n触发电平；o 测量波形非预期波形？测量波形非预期波形？n波形倾斜？-SYM？n含直流分量？没有预期的直流分量？-耦合方式？n读数异常X10;X100;X1000档；n示波器未连接任何信号时的显示与读数？-空

12、中耦合信号（工频干扰）返回返回返回其它注意事项其它注意事项o整体布局一般按主信号流方向，整体布局一般按主信号流方向，从左到从左到右右。o合理布局，保持整洁、美观。合理布局，保持整洁、美观。o尽量按信号类型选择不同颜色的连线，尽量按信号类型选择不同颜色的连线，便于检查。便于检查。o按色环或器件标识的型号选择器件，按色环或器件标识的型号选择器件，使使用前用仪器核查用前用仪器核查，避免选错或坏。，避免选错或坏。返回返回返回怎么测量？怎么测量？o 电路部署完毕，先检查，后通电源，再输入信电路部署完毕，先检查，后通电源，再输入信号号o 多级电路设置公共地线，分别接地，减小干扰。多级电路设置公共地线，分别

13、接地，减小干扰。o 测量时测量时表头夹导线后插入面包板表头夹导线后插入面包板o 时刻避免短路时刻避免短路o 不要采用夹子互夹方式连接地线与其他信号线！不要采用夹子互夹方式连接地线与其他信号线！o 测量时测量时以万用表和示波器的读数为准以万用表和示波器的读数为准，不要使，不要使用稳压源和信号发生器的读数。用稳压源和信号发生器的读数。返回返回返回自学故障检查方法自学故障检查方法o No.1:No.1:导线或器件接触不良导线或器件接触不良n 金属丝太短，导线、器件插入不深金属丝太短，导线、器件插入不深o No.2:No.2:连线出错连线出错n 短路、断路短路、断路o No.3:No.3:信号线接触不

14、良信号线接触不良n 信号源或示波器的信号线接触不良信号源或示波器的信号线接触不良o No.4:No.4:器件损坏器件损坏n 芯片脚断、烧化，面包板进水、生锈芯片脚断、烧化，面包板进水、生锈o No.5:No.5:没通电没通电n 电源没开、电源线没接，信号源没开、信号源没接电源没开、电源线没接，信号源没开、信号源没接返回返回返回示波器问题示波器问题-触发触发返回返回返回示波器问题示波器问题-触发的设置触发的设置 触发电路对触发源信号进行判断，满足触发条件时则记录、触发电路对触发源信号进行判断，满足触发条件时则记录、显示显示一屏一屏波形波形 波形在屏幕上左右移动的本质原因是什么波形在屏幕上左右移动

15、的本质原因是什么 触发源触发源 触发源是信号被采样、存储、显示的前提，触发源设置触发源是信号被采样、存储、显示的前提，触发源设置不正确时无法正常显示波形。不正确时无法正常显示波形。 通常通常CH1CH1是缺省的触发源，所以一般用是缺省的触发源，所以一般用CH1CH1测量输入信号测量输入信号（信号发生器）。（信号发生器）。 如果只用如果只用CH2CH2观察波形，必须将触发源设置为观察波形，必须将触发源设置为CH2CH2。 触发电平（触发电平（Trigger levelTrigger level） 触发电平必须处于信号的波峰和波谷之间触发电平必须处于信号的波峰和波谷之间正确设置触发源和触发电平是稳

16、定显示波形的前提，如果正确设置触发源和触发电平是稳定显示波形的前提，如果发现示波器显示的波形不稳定，需要检查发现示波器显示的波形不稳定，需要检查触发源触发源和和触发电触发电平平是否被正确设置。是否被正确设置。返回返回返回示波器问题示波器问题-通道耦合的设置通道耦合的设置 在在CH1CH1和和CH2CH2的设置中可以选择耦合方式，以观察不同的设置中可以选择耦合方式，以观察不同波形波形 直流耦合直流耦合 不通过电容，直流和交流分量都得以显示不通过电容，直流和交流分量都得以显示 交流耦合交流耦合 通过电容隔离直流分量，仅显示交流分量通过电容隔离直流分量，仅显示交流分量 频率很低的信号使用交流耦合可能

17、产生积分效果，频率很低的信号使用交流耦合可能产生积分效果，导致测量不准导致测量不准关心信号的直流分量时必须设置耦合方式为直流耦合。例关心信号的直流分量时必须设置耦合方式为直流耦合。例如观察正方波、正三角波、整流输出波形时，必须设置为如观察正方波、正三角波、整流输出波形时，必须设置为直流耦合。直流耦合。返回返回返回示波器问题示波器问题-几个注意事项几个注意事项o 屏幕上看到的波形可以调节大小，并不意味着测屏幕上看到的波形可以调节大小，并不意味着测量的信号被调大调小量的信号被调大调小n 不同比例的地图纸张面积不同，并不意味着中不同比例的地图纸张面积不同，并不意味着中国面积可以不是国面积可以不是9.

18、6Mkm29.6Mkm2o 屏幕上出现了稳定的波形，并不意味着那就是你屏幕上出现了稳定的波形，并不意味着那就是你所期待的输出信号所期待的输出信号n 空气中有大量的电磁波，即使把探头裸露在空空气中有大量的电磁波，即使把探头裸露在空气中，也能测量到正弦波气中，也能测量到正弦波o 屏幕上仅微小峰峰值的直线，并不意味着那不是屏幕上仅微小峰峰值的直线，并不意味着那不是你所期待的输出信号你所期待的输出信号n 由于灵敏度和耦合方式的设置不当，观察到仅由于灵敏度和耦合方式的设置不当，观察到仅是信号纹波是信号纹波关键：正确选择触发源、触发电平、通道耦合方关键：正确选择触发源、触发电平、通道耦合方式；根据读取的波形参数判断是否期望的信号。式；根据读取的波形参数判断是否期望的信号。返回返回返回示波器显示示波器显示-信号源不正确的信号源不正确的SYM设置设置返回返回返回反相运算放大测量波形反相运算放大测量波形返回返回返回反相比例积分电路测试波形反相比例积分电路测试波形返回返回返回波形画法示例波形画法示例返回返回返回输入输出输入输出上下对齐上下对齐单位单位单位单位返回返回返回下次实验内容下次实验内容单极共射放大电路单极共射放大电路 （实验（实验5 ）o 实验内容实验内容n 掌握单极共射放大电路的基本原理与参数测量方法；掌握单极共射放大电路的基本原理与参数测量方法；n 掌握分立元件复杂电路的搭建与测试