实验线性运用

实验线性运用第1页，共14页，2023年，2月20日，星期六2.掌握集成运算放大器调零功能。

1.深入理解集成运算放大器工作于线性区的条件与特点。

3.掌握利用集成运算放大器实现比例、加减运算电路的基本方法。1.根据模拟电路实验箱上的741运算放大器，设计一、实验目的二、实验任务第2页，共14页，2023年，2月20日，星期六一个能实现Uo=3Ui的运算电路，并要求：

用表格的形式验证Uo=3Ui的运算电路，并画出电路的传输特性曲线(含有线性区和非线性区)。2.设计一个能实现Uo=2Ui1+2Ui2-5Ui3的运算电路，要求用表格的形式进行验证。模拟电路实验箱(741运放、电阻、电位器)、数字万用表、导线。对该电路进行调零，写出“调零”步骤。三、实验设备第3页，共14页，2023年，2月20日，星期六

对于理想化了的运放，它有一个“虚断”的特点，即I+=I-=0。当理想运放工作在线性状态下时，它有一个十分突出的特点，就是“虚接”(或称“虚短”)的特点，即U+=U-。对于反相输入、同相接地的电路，因U+=0，所以U-=0

,故称为“虚地”，它是“虚接”的一种特殊情况。在线性运用的电路设计时，均可利用运放这两个特点来推导输入、输出关系。要充分利用运放线性运用的公式进行设计、选择参数，以满足题目的要求。四、实验步骤第4页，共14页，2023年，2月20日，星期六举例：下面是实现一个反相比例电路Uo=-2Ui或

Uo=-5Ui－当Rf

=20kΩ时，=2，随着Ui从0逐渐正向(或负向)增加，输出Uo达到负饱和值(或正饱和)值Uom

，该值大小取决于电源电压，略小于电源电压(正、负饱和值大小略有差异)，此时Ui=≈5.4V。R′平衡电阻作用：使运放同相和反相输入端对地电阻相等，处于对称与平衡工作状态，减小温漂，提高运算精度。第5页，共14页，2023年，2月20日，星期六当Rf

=50kΩ时，=5，随着Ui从0逐渐正向(或负向)增加，输出Uo达到负饱和值(或正饱和值)Uom

，Uom

值的大小取决于电源电压，略小于电源电压(正、负饱和值大小略有差异)，此时Ui=≈2.3V。

电压传输曲线=2R1Rf－

电压传输曲线=5R1Rf－第6页，共14页，2023年，2月20日，星期六所以在做线性运用电路的实验时，要注意输入电压的取值应保证运放工作在线性区。这说明在负反馈时运放并不一定工作在线性区。运放工作在线性区与输入电压有关。运放只有工作在深度负反馈时才工作在线性区。当运放工作在非线性区时，输出电压保持不变，其值取决于电源电压，且略小于电源电压(正、负饱和值大小略有差异)。对于放大倍数==5时，在Ui=-2.3V～2.3V内变化，运放工作在线性区。

从上图看出，对于放大倍数==2的反相比例电路，在Ui=-5.4V～5.4V内变化时，运放工作在线性区；第7页，共14页，2023年，2月20日，星期六Off1

U－

U＋－12V

741管脚图调零端子741放在14个管脚的双列插座NC+12VUo

off2空脚注意插座管脚号与芯片管脚号的区别电源同相输入输出第8页，共14页，2023年，2月20日，星期六uA741是一个带调零端子的单运放。LM324则是四运放芯片,它含有四个独立的运放，共用一个±15V电源。4Uo4U－

4U+

－15V

3U+

3U－

3Uo

同相输入1Uo1U－

1U+＋15V

2U+

2U－

2Uo

反相输入

324管脚图电源输出电源第9页，共14页，2023年，2月20日，星期六当输入Ui接入+5V直流电源时，运放处于负饱和状态Uo=-Uom，用万用表直流20V挡监测输出端是否为-11V左右。传输特性当输入Ui接入-5V直流电源时，运放处于正饱和状态Uo=+Uom，用万用表直流20V挡监测输出端是否为+10V左右。

步骤一

:判断运放好坏的简便电路

利用运放非线性应用的过零比较器电路来判断：

实验前必须判别运放的好坏任务一设计一个能实现Uo=3Ui的运算电路第10页，共14页，2023年，2月20日，星期六Ui(v)实测值0Uo(v)实测值负饱和点-Uom正饱和点+UomUo(v)理论值画出该电路的传输特性曲线。将-5V～+5V可调电位器接入Uo=3Ui的运算电路输入端Ui

，调节输入电位器，用万用表直流20V挡监测输出端，使得输出分别达到-Uom和+Uom，记录相应的Ui值。继续调节电位器，使得输出在线性范围内达到负值到正值变化，记录相应的Ui、Uo数据。步骤二:第11页，共14页，2023年，2月20日，星期六

按照所设计的Uo=2Ui1+2Ui-5Ui23的运算电路接线，电路图设计参见实验辅导手册实验2.3,其中两个输入可用-5V～+5V可调直流电压得到,第三个输入电压用可调电位器和±5V电源搭建或采取与前两个输入电压相等来实现。Ui1(v)实测值0Ui2(v)实测值Ui3(v)实测值Uo(v)实测值负饱和点-Uom正饱和点+UomUo(v)理论值任务二:第12页，共14页，2023年，2月20日，星期六

1.

画出判断运放好坏电路。简要地写出实验步骤。

2.

画出Uo=3Ui调零实验电路，写出调零步骤。设计和说明Uo=2Ui1+2Ui2-5Ui3实验电路和参数，画出表格，简要写出实验的步骤。

5.

3.设计和说明Uo=3Ui实验电路和参数，画出表格，简要写出实验的步骤，完成表格中的数据测试。

6.根据测试数据，得出结论。完成思考题。4.

根据Uo=3Ui表格中数据，画出电路的传输特性曲线。五、实验报告要求第13页，共14页，2023年，2月20日，星期六注意±12V电源接入运