运放的线性应用实验

1、2022/8/2712.1、实验仪器设备： 直流稳压电源、双踪示波器、函数信号发生器、万用表 模拟电路实验箱或实验面板。1.1、了解集成运算放大器的特性和基本运算电路的组成 ;1.2、掌握运算电路的参数计算和性能测试方法。1.3、熟悉模电实验中面包板与实验仪器的使用。一、运放的线性应用实验1、实验目的2、实验仪器设备与器件 本次实验采用的面包板如右图。在图中：上部为面包板元件面，下部为面包板背面结构，其上下部分别有三段横联金属片，中间有两段纵联金属片。2022/8/2722.2、实验元件：运放UA741*2、电阻10K*10、20K*5、30K*2、50K*2、 100K*2 、5.1K、3.

2、3K、680K、电容0.01uF*2。1）运放的符号:2.3、集成运算放大器（简称运放）介绍:2）单运放UA741引脚排列:正电源; :负电源; :反相输入端; :同相输入端;:输出端; 与脚补偿调零端。2）4运放LM324引脚排列:8 7 6 5UA7411 2 3 4:正电源; :负电源; :反相输入端; :同相输入端;:输出端。另3个运放的输出端分别为、。 反相输入端分别为、。 同相输入端分别为、。3267415U1UA741集成电路引脚排序：从标记点左下角起，按逆时针顺序计数。2022/8/2733.1、反相比例运算: uo=- (RF/R1)*ui (RP=RF/R1)3.2、反相加

3、法运算：uo= - (RF/R1)*ui1(RF/R2)*ui2 (RP=RF/R2 /R1)3.3、同相比例运算： uo=1+(RF/R1)*ui (R2=RF/R1)3.4、同相加法运算：uo= (RF/R1)*ui1(RF/R2)*ui2 (RF/R=R1/R2 /R3) 3.5、减法运算： uo= (RF/R)*(ui2-ui1) (R1=R2=R、RP=RF)*3.6、积分电路： uo=- 1/(R1*C) 0tuidt 当与T/2 相当，初值=0 : uo - ui*t/(R1*C) 方波转换三角波。*3.7、微分电路： uo=- RF*C*dui/dt 当fi1/2 RSC时:

4、uo - RF*C*ui/t 三角波转换方波。*3.8、差放电路： u0=-( RF/R1) *ui1+ 1+(RF/R1) *R3 / (R2+R3)ui2R3/R2=RF/R13、基本运算电路原理2022/8/2744、实验内容与实验步骤表-1 反相比例运算电路测量表 输入信号源输入电压输出 测量值计算值ui/uo波形相位图uo (V)Au=uo/uiAu=RF/R1直流电源U(V)1.000-1.0002.000信号源uipp(V)f=1KHz1.0004.000+15V-15Vuiuo图-1 反相比例运算电路1）按图-1 电路接线，接通正、负直流电源，先将输入端接地，分别测量运放脚电压

5、，检测电压应为零。2）分别从直流电源输入电压ui ；从信号源输入f =1 KHz的正弦电压ui，用示波器的CH1与CH2测量相应ui与uo的电压大小及波形并记录在表-1中.直流电压CH1CH24.1、反相比例运算电路uo=- (RF/R1)*ui RP=RF/R1- UA741 + 0utuiuoR1=5.1KRF=10KRP3.3K信号源2022/8/2754.2、 反相加法运算 反相加法运算电路按图-2接线，取R1=R2=10K、RF=100K、RP=5.1K。按表-2设定输入值分别同时从直流电源、函数信号源加入两输入信号，用示波器测量相应的输入/输出电压及波形，将数据记录在表-2中，并分

6、析实验结果。uo=-(RF/R1)*ui1(RF/R2)*ui2+12V-12Vuoui2uiRP=RF/R1/R2 R1=10KRF=100KRP5.1KR2=10K- UA741 + 图-1 反相比例运算电路图-2 反相加法运算电路ui1 反相加法电路可在反向比例电路基础上添加另一输入支路组成。注意：平衡电阻取值为：RP=RF/R1/R2 。示波器的输入耦合应选择“DC”耦合。2022/8/2764.3、减法运算电路 减法运算电路按图-3接线，取R1=R2=10K、RF=100K、RP=100K。按表-3设定输入值分别同时从直流电源、函数信号源加入两输入信号，用示波器测量相应的输入/输出电

7、压及波形。将数据记录在表-3中，并实验结果。uo= (RF/R1)*(ui2-ui1)+12V-12Vuoui2RP=RFR1=10KRF=100KRP5.1KR2=10K- UA741 + 图-3 减法运算电路ui1 减法运算电路可在加法运算电路基础上作2项修改：1）将第2输入支路ui2由反相输入改成同相输入，即接脚改接脚。2）平衡电阻改为：RP=RF。 (R1=R2)RP100K2022/8/277表-2 反相加法运算电路测量表 输入信号输出电压(v)输出波形ui1 (v)ui2 (v)最大值最小值平均值2.001.001.002VPP1KHz表-3 减法运算电路测量表 输入信号输出电压(

8、v)输出波形ui1 (v)ui2 (v)最大值最小值平均值2.001.001.002VPP1KHz2022/8/278表- 4 同相比例运算电路测量表 输入信号源输入电压输出 测量值计算值ui/uo波形相位图uo (V)Au=uo/uiAu=RF/R1直流电源U(V)-1.002.00(断开R1)2.00信号源uipp(V)f=1KHz1.004.00+15V-15Vuiuo图- 4 同相比例运算电路 按图-4的同相比例运算电路接线，分别从直流电源输入电压ui ；从信号源输入f =1KHz的正弦电压ui，用示波器的CH1与CH2测量相应ui与uo的电压大小及波形，记录在表-4中.*4.4、同相

9、比例运算电路uo=1+(RF/R1)*ui R2=RF/R1+ UA741 - 0utuiuoR2=3.3KRF=10KR15.1K试断开R1，保持ui=2.0V，测量输出电压uo。2022/8/279*4.5、积分运算电路积分运算公式：uo=- 1/(R1*C)0tuidt当 T/2 ，且初值=0时 uo - ui*t/(R1*C)输入 ui (1KHz, 1Vpp)方波,示波器采用DC耦合方式观测。 积分电路：在反向比例电路的输入与输出间(电阻RF)并联 0.01uf的电容 组成。 观测积分电路输入信号 ui 与输出信号uo 电压及波形相位。 表-5积分电路测量表 C (uF)R1(K)t

10、(ms)ui(v)uo(v)ui/uo 波形0.01100.51.0200.51.0C=0.01uF+15V-15Vuiuo图-1 反相比例运算电路直流电压CH1CH2- UA741 + R1=10KRF=100KRP9.1K信号源图- 5 积分运算电路*断开RF，观测积分电路输出波形。2022/8/2710+12V-12VuoR1=10KRF=100K图- 6 差放电路 u0=-( RF/R1) *ui11+(RF/R1) *R3 / (R2+R3)ui2ui2ui1R2=20kR3=27K*4.6、差放电路 (当 R1与R2不对应相等时)- AN741 + R3/R2=RF/R1差放电路的

11、特例在R1=R2时减法运算电路2022/8/27115、注意事项：5.1、电源接线如图-5 。正/负电源不能接反！5.2、集成运放的各管脚不能错！6、实验报告要求:6.1、整理实验数据与波形，并与理论值比较，分析产生误差的原因。6.2、依据实验结果，分析反相放大和同相放大电路的异同。+15V-15V接地输入信号输出信号RFRPR1双电源串联按钮图-7 接线操作示意图2022/8/2712接地附1 图-8 运放实验箱操作示意图加法器输入信号ui2来源： 在ui1上串联两个100电阻分压获取。减法器输入信号来源同上，但从同相输入，RP取100K接地。2022/8/2713附2 图-9 UA741的内部电路1).恒流源偏置电路 ：恒流源:R39k.Q11.Q12.输入级:(Q8.Q9).中间放大级:(Q12.Q13) .输出级: Q16. 还可消除交越