实验3.8 集成运算放大器基本运算电路

实验3.8实验3.8集成运算放大器基本运算电路#实验3.8集成运算放大器基本运算电路一、实验目的（1）掌握由集成运算放大器组成的比例、加法、减法和积分等模拟运算电路功能（2）熟悉运算放大器在模拟运算中的应用。二、实验设备及材料函数信号发生器、双踪示波器、交流毫伏表、数字万用表、直流稳压电源路板。三、实验原理集成运算放大器在线性应用方面，可组成比例指数等模拟运算电路。1、反相比例运算电路反相比例运算电路如图3.8.1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：实验电对数、RU=—fU

oRi1为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R'=R]IIRf。实验中采用10kQ和100kQ两个电阻并联。2、同相比例运算电路图3.8.2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RU=（1+才）UoRi1当Rys时，U=U.，即为电压跟随器。1oi3、反相加法电路反相加法电路电路如图3.8.3所示与输入电压之间的关系为RRU=—（-fU+-fU）

oRARB12R，=RJIR2IIRf4、同相加法电路同相加法电路电路如图3.8.4所示与输入电压之间的关系为：3-8-1)3-8-2)输出电压3-8-3)输出电压R+RRRUf(2U+—UoRR+RAR+RB312123-8-4)加法、减法、积分、微分、同相比例运算电路图3.8.2Rf图3.8.3反相加法运算电路100k+12V5、减法运算电路(差动放大器)减法运算电路如图3.8.5所示，输出电压与输入电压之间的关系为：U=-RfU+(1+Rf)(R)UoRARR+RB112当R1=R2,R=Rf时，图3.8.5电路为差动放大器，输出电压为：RU=-(U—U)(3-8-5)oRBA16、积分运算电路反相积分电路如图3.8.6所示，其中Rf是为限制低频增益、减小失调电压的影响而RfTL082100k+12V图3.8.4同相加法运算电路-Q4增加的。在理想化条件下，输出电压U等于:OU(t)=ORCWidt+Uc(0)3-8-6)式中UC(0)是t=0时刻电容C两端的电压值，即初始值。100k+12.VCo.oihTl—如果U.(t)是幅值为E的阶跃电压,i并设UC(0)=0,则1RCERC(3-8-7)此时显然RC的数值越大，达到给定的U值所需的时间就越长，改变R或C的值,o积分波形也不同。一般方波变换为三角波，正弦波则产生相移。7、微分运算电路实用微分运算电路如图3.8.7所示，其oi>1TL082Rflook+12Vis图3.8.6积分运算电路中R1是为抑制高频噪声干扰而增加的，而Cf可起改善微分波形的作用，通常称之为加速电容。微分电路的输出电压正比于输入电压对时间的微分，一般表达式为:U=-RC昭(3-8-8)odt利用微分电路可实现对波形的变换，输入矩形波时变换为尖脉冲，输入为对称三角波时变换为方波。微分运算电路图3.8.7四、实验内容注意正、负电源的接法，并切忌将输出端短路，否则将会损坏集成块。信号输入时先按实验所给的值调好信号源再加入运放输入端。1、反相比例运算电路测量（验证性实验）如图3.8.1所示连接实验电路，检查连线正确无误后方可接通电源。分别输入f=lkHz、Ui=50mV、100mV、150mV（有效值）的正弦波信号，用毫伏表测量U.、U值，用示波器观察并记录其中一组U.和U的波形，记入表3-8-1。ioio表3-8-1反相比例运算电路测量数据记录f=1kHzU.i/mVUo/mVUop-p/mVAU.i/mVUo/mVUop-p/mVA“u：、u波形测量值理论计算值iiLu.i►50100tLuo150Au测量平均值相对误差■表3-8-2同相比例运算电路测量数据记录f=1kHzt3、反相加法运算电路测量（验证性实验）♦+12V20k20k按图3.8.3正确连接实验电路。输入信号采用图3.8.8所示电路获得的直流信号源ua、ub。注意实验中必须使IUA+UBI<1V（UA、UB可为不同数值，不同极性）。ABAB用数字万用表测量输入电压U、UB及输出电压U，ABo记入表3-8-3，注意输出与输入电压波形的相位关系。10k20k20k-12VU.i/mVUo/mVUop-p/mVAuu：、u“波形测量值理论计算值Lu.i50100tLuo*■150Au测量平均值相对误差2、同相比例运算电路测量（验证性实验）按图3.8.2连接实验电路。实验步骤同上，将结果记入表3-8-2。表3-8-3反相加法运算电路测量数据记录图3.8.8可调直流信号源实际测量値理论计算值相对误差YU/VUBN//V//V4、减法运算电路测量（验证性实验）按图3.8.5正确连接实验电路。采用直流输入信号，要求同实验内容3，记入表3-8-4。表3-8-4减法运算电路测量数据记录实际测量值理论计算值相对误差YU/VUB/VU/VU/V5、积分运算电路测量（验证性实验）按图3.8.6所示，正确连接积分电路。分别取f=lkHz,峰值为2V的方波作为输入信号U.,双踪示波器同时观察输入、输出信号波形及相位关系，记录波形及参数。i6、微分运算电路测量（验证性实验）按如图3.8.7所示，正确连接微分电路。分别取f=1kHz，峰值为0.5V的方波作为输入信号q,双踪示波器同时观察输入、输出信号波形，记录波形及参数。五、预习要求1、复习集成运算放大器线性应用电路的工作原理和电路分析方法。2、熟悉实验内容，推导实验中各电路输出电压的计算公式。3、确定综合应用实验（实验内容7）设计方案。六、实验报告1、画出实验电路图，整理实验数据及波形图。2、如果实验结果与理论值有较大偏差，试分析其可能的原因。七、思考