实验实训十 集成运放的线性应用

实验实训十集成运放的线性应用一、目的要求

1.研究由集成运算放大器组成的比例、加法、减法等基本运算电路的功能。

2.了解运算放大器在实际应用时应考虑的一些问题。二、相关知识集成运算放大器是一种具有高电压放大倍数的直接耦合多级放大电路。当外部接入不同的线性或非线性元器件组成输入和负反馈电路时，可以灵活地实现各种特定的函数关系。在线性应用方面，可组成比例、加法、减法、积分、微分、对数等模拟运算电路。1.反相比例运算电路电路如图10-1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图10-1反相比例运算电路图10-2反相加法运算电路为了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R2＝R1//RF。

2.反相加法电路

电路如图10-2所示，输出电压与输入电压之间的关系为，R3＝R1//R2//RF3.同相比例运算电路

图10-3(a)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R2＝R1//RF当R1→∝时，Uo＝Ui，即得到如图10-3（b）所示的电压跟随器。（a）同相比例运算电路（b）电压跟随器图10-3同相比例运算电路4.减法器对于图10-4所示的减法运算电路，当R1＝R2，R3＝RF时，有如下关系式图10-4减法运算电路图10-5积分器实验电路5.积分器积分器实验电路如图10-5所示。输出与输入关系式为若当t=0时，Uo=0，则上式可写成三、仪器设备TK406电工与电子技术实验平台、万用表、函数信号发生器。集成运算放大器实验挂箱面板如图10-6所示。四、内容步骤实验前要看清运放组件各管脚的位置；切忌正、负电源极性接反和输出端短路，否则将会损坏集成块。图10-6集成运算放大器实验挂箱面板1.反相比例运算电路（1）按图10-1连接实验电路，接通±12V电源，输入端对地短路，进行调零和消振。（2）调节函数信号发生器，产生f＝l00Hz，Ui＝0.5V的正弦交流信号，通过R1输入到运放反相输入端，测量相应的Uo，并用示波器观察uo和ui的相位关系，记入表10-1。表10-1反相比例运算电路f＝l00Hz，Ui＝0.5VUi(V)Uo(V)ui波形uo波形Autttt实测值计算值2.同相比例运算电路（1）按图10-3（a）连接实验电路。实验步骤同上，将结果记入表10-2。（2）将图10-3（a）中的R1断开，得到图10-3（b）电路，重复如上内容。表10-2同相比例运算电路f＝l00Hz，Ui＝0.5VUi(V)Uo(V)ui波形uo波形Autttt实测值计算值3.反相加法运算电路（1）按图10-2连接实验电路，调零和消振。（2）输入信号采用直流信号，实验时要注意选择合适的直流信号幅度，确保集成运放工作在线性区。用直流电压表测量输入电压Uil、Ui2及输出电压Uo，记入表10-3。表10-3反相加法运算电路Uil(V)Ui2(V)Uo(V)4.差动（减法）运算电路（1）按图10-5连接实验电路，调零和消振。（2）采用直流输入信号，实验步骤同内容3，记入表10-4。表10-4减法运算电路Ui2(V)0.50.1－0.5－0.10.5Ui1(V)0.10.5－0.1－0.50.5Uo(V)Ui2－Ui15.积分电路实验（1）按图10-5连接实验电路。闭合电源开关，闭合K2调零和消振。（2）采用直流输入信号，实验步骤同内容3，记入表10-5。（3）加入直流输入信号，每隔5秒钟测量一次输出电压值，直到输出电压值Uo接近最大输出电压幅度（约10V左右）。注意每次测量数据前应闭合K2使电容放电；测量时看着表，到时间时迅速把输入信号去掉。把记录Uo填入表格10-5中。表10-5积分运算电路t(秒)051015202530Ui=0.2VUoUi=－0.2VUo五、预习要求1.复习集成运放线性应用部分内容，并根据实验电路参数计算各电路输出电压的理论值。2.在反相加法器中，如Uil和Ui2均采用直流信号，并选定Ui2＝－1V，当考虑到运算放大器的最大输出幅度(土12V)时，|Uil|的大小不应超过多少伏?六、报告要求1.整理实验数据，画出波形图(注意波形间的相位关系)。2.将理论计算结果和实测数据相比较，分析产生误差的原因。3.分析讨论实验中出现的现象和问题。【思