集成运算放大器基本运算电路

第九章设计研究型实验实验二集成运算放大器

基本运算电路研究一、实验目的研究由集成运放构成的比例、加法、减法、积分等基本运算电路的组成与功能，加深对集成运放线性应用电路结构和性能特点的理解。掌握其设计方法。通过对运算放大器基本应用电路的实验研究，掌握其设计方法。了解运算放大器构成的基本运算电路在实际应用时的局限性和应考虑的问题。二、实验理论基础集成运算放大器概述高电压增益，高输入电阻，低输出电阻，直接耦合的多级放大集成电路。由于集成运放具有极高的差模电压增益，要使其稳定工作于线性区，必须加深度负反馈，否则它将工作于饱和区或非线性状态。在集成运放的输入端与输出端之间接上不同的反馈网络，便可方便地实现不同用途的电路，例如信号放大、信号运算、信号处理（滤波、调制）以及波形的产生和变换等。所谓反馈，就是把输出回路中的某个电量（电压或电流），通过一定的电路（反馈网络）送回到放大器的输入回路。如果反馈到输入回路中去的电量是对输入信号起抵消作用，结果使放大倍数减小的，称为负反馈。反之，称为正反馈。

电压反馈、电流反馈，串联、并联反馈。在分析或设计集成运放构成的电路时，通常可认为它是“理想的”，那么理想的运算放大器是怎样的呢？输入阻抗Ri=∞开环差模电压增益Avd=∞输出阻抗Ro=0共模抑制比CMRR=∞带宽BW=∞失调、温漂、内部噪声均为零2.理想运放在线性应用时的两个重要特性“虚短”：V+=V-。即运放的两个输入端的电位“无限”接近，就象短路一样，但不是真正的短路---虚短。“虚断”：I+=0、I-=0。即运放的两个输入端的偏置电流趋于0，就象断路一样，但不是真正的断路---虚断。VoViRFR1RPRL这是一个电压并联负反馈电路放大倍数Avf输入电阻输出电阻1.反相比例放大器三、基本运算电路输出与输入成比例关系这实际上是反相放大器的扩展应用，可以以此类推到多个输入信号。输出电压Vo：2.反相权重加法器若R1=R2，则VoVi1RFR2RPR1Vi2若R1=R2=RF，则输出电压为输入电压的简单反相相加。这是电压串联负反馈放大器，特点是：输出电压Vo：3.同相放大器若R1=∞，则VoViRFR2R1这是一个电压跟随器。利用牲叠加钱定律挖可得元：4.差动票放大用器（碰减法罢器）若电路蛋完全瓜对称解，即锹：VoVi1RFR2RPR1Vi2输出踢电压筹与两表个输圣入电饭压之牧差成就正比待。R1=械R2，RF=毙RP，则：输出徒电压Vo：5.反相拘积分匹器当输掩入信竹号为夸一阶走跃信扶号时伯，VoCR1RPViVi(t)=0,t<0E,t≥05.反相节积分斜器VoCR1RPViVi(t)=0,t<0E,t≥0Vi(t)Vo(t)tE-ERCVi(t)tVo(t)tt三、困实验装电路塌设计集成歼运算仙放大轧器基少本运掠算电音路的论设计堪，就鼓是根榜据设零计要告求，约选择萝合适怠的集天成运薪放型腾号、咐确定副电路码结构承及元晶件参食数等妇的全帐过程挠。反相爬放大她器、浓同相拼放大朴器、因差动窑放大肥器等败电路滴的设肚计原剖则基冶本类承似。集成级运放骡的选沸择根据防处理例信号君的频羡率、哗幅度鸟大小风、精沿度要房诚求来里选择拆运放配。主隶要从你带宽被、速致度（喂转换时速率高）、轰失调束电压显电流书、输迁入偏避置电宽流等筑指标颂来选畜择。2.优电茶路结未构的违选择根据惨电路山功能旬、输娃入信里号的叨特性证和对围输出熊信号质的要椒求来凑选择搂电路榴结构改。如桐同相跳或反品相等摧。3.骆外畅电路颜元件压参数穿确定在元渡件参壮数选烈择时纤，一康般先范根据泰电压诱增益含要求纯确定RF与R1的比枣值，太然后剂具体拥选择RF、R1的阻刘值。若对边输入杀电阻Ri没有女明确悟要求堂，则碗先依据毙经验浩选取RF。选取星原则袋：流情过RF的电共流应描小于衫集成球运放补的最费大输毯出电惩流（记一般螺小于醋10mA），同时往又要秧远大怀于集存成运萝放的或输入狼偏置序电流IB。通常霸反馈袜电阻RF的取效值在几十kΩ～几百kΩ之间继，不蝴宜过煌大或汁过小梅。因乌为RF过大轧、R1也大桑，输鹿入失哭调电艳流流俊过上版述电驻阻会扛在运叶放输弹入端界产生绪较大典的附献加差觉模电戏压，菜引起筑较大群的输被出失金调；馅另一训方面效，1MΩ以上俊的大银电阻纱通常煎噪声助大、邮稳定圈性差催、精寒度低紧。若RF过小慎、R1也小撑，使秋输入因电阻Ri过小怖，可猎能满路足不纳了要全求。四、胜实验库任务章与要与求反相肚放大葱器的些设计替研究设计赠一反洞相放娘大器欲电路龟，要狠求Ri=1瘦0KΩ，|肝Av|=呈10。(2走)安装仅该放您大器鞋，加1kH红z正弦市信号心，研肌究输惩出信纱号与很输入势信号羡的幅规度、愿相位政等的惰关系隆。输您入信扯号大袄小自欠定。2.辱设逝计并挖安装历一个塌算术糠运算柴电路概，要弹求实构现：A、勒Vo=-脚(Vi1+卡0.诉5Vi2)B、销Vo=Vi1-扫Vi2分别征用直痛流和秧正弦仙信号编在合挡适的叹幅度丑和频坚率范愤围内叙，进杨行验狭证。设计徐一反社相积桶分器窃电路信，用窗来把敬方波六变换或成三楚角波铜。要候求：统输入愚方波息幅度谣为2V、频率老1KH眨z，输出振三角甘波幅茎度为如4V。(2辨)安装移该积萄分器头。(3蔬)就输入工方波启，用眼示波植器双真踪同科时观速察输司入、遥输出碍波形厌，测趴量幅斩值和真周期都。记很录波流形威，标发出幅哀值电聚压和迁周期毛时间犬值。3.造反茫相积怠分器嫂的设偿计研螺究Vi(t)tVo(t)tt2V-2V-4V4V1ms2ms4.陆实仪验要遥求：每个踩实验塌电路障的确榆定、顿外围渠元件尚参数案的确邮定要典有依江据和钞计算病过程贯。实验拆中运马放统否一使鞋用μA旺74赏1。电源斯电压呜使用±1凶2V。电路植连接惨安装宜好后质，在爬实验咽开始昨前需暑要对罢运放雷调零。具晃体为贼：把歇输入侦端接讯地，悔调节辣调零证电位瓜器，控使输疾出端鼻电压势为零使。积分届器在贷实际坏电路京中，吓常在铺积分膛电容功的两当端并它联一极个电并阻Rf，形成忘直流贪负反房诚馈，城用以坝限制钓电路运的低愧频（倦直流屋）电福压增婚益。VoCR1RPViRf当输入此信号雄频率墙远大姻于：1/部2πRfC时，Rf可认为娘开路险，电湖路为请基本材积分生器。但是Rf的接剃入将请对积旧分电泛容C产生伴分流营作用牺，从撒而导趁致误潮差。匪为了么减小深积分次误差晶，一桐般要厚求：Rf>>坊R1，通常鞋取Rf>1箭0R1C沃=