單元二十二集成運(yùn)算放大器的

基本應(yīng)用（I）

——模擬運(yùn)算電路一、訓(xùn)練目標(biāo)1．研究由集成運(yùn)算放大器組成的比例、加法、減法和積分等基本運(yùn)算電路的功能。2．了解運(yùn)算放大器在實(shí)際應(yīng)用時(shí)應(yīng)考慮的一些問題。二、原理說明1．理想運(yùn)算放大器特性在大多數(shù)情況下，將運(yùn)放視為理想運(yùn)放，就是將運(yùn)放的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)理想化，滿足下列條件的運(yùn)算放大器稱為理想運(yùn)放。開環(huán)電壓增益Aud=∞輸入阻抗ri=∞輸出阻抗ro=0帶寬

fBW=∞失調(diào)與漂移均為零等。2．基本運(yùn)算電路1）反相比例運(yùn)算電路電路如圖所示。對于理想運(yùn)放，該電路的輸出電壓與輸入電壓之間的關(guān)系為：二、原理說明2）反相加法電路電路如圖所示，輸出電壓與輸入電壓之間的關(guān)系為：二、原理說明3）同相比例運(yùn)算電路圖3.7.3(a)是同相比例運(yùn)算電路，它的輸出電壓與輸入電壓之間的關(guān)系為當(dāng)R1→∞時(shí)，UO＝Ui，即得到如圖3.7.3(b)所示的電壓跟隨器。圖中R2＝RF，用以減小漂移和起保護(hù)作用。一般RF取10kΩ，RF太小起不到保護(hù)作用，太大則影響跟隨性。二、原理說明4）差動放大電路（減法器）對于圖所示的減法運(yùn)算電路，當(dāng)R1＝R2，R3＝RF時(shí)，有如下關(guān)系式二、原理說明5）積分運(yùn)算電路

反相積分電路如圖所示。在理想化條件下，輸出電壓uO等于

三、訓(xùn)練內(nèi)容接線前要看清運(yùn)放組件各管腳的位置；切忌正、負(fù)電源極性接反和輸出端短路，否則將會損壞集成塊。1．反相比例運(yùn)算電路1)按圖連接測量電路，接通±12V電源，輸入端對地短路，進(jìn)行調(diào)零和消振。2)輸入f＝100Hz，Ui＝0.5V的正弦交流信號，測量相應(yīng)的UO，并用示波器觀察uO和ui的相位關(guān)系，記入表。2．同相比例運(yùn)算電路1)按圖3.7.3(a)連接測量電路。操作步驟同內(nèi)容1，將結(jié)果記入表。2)將圖3.7.3(a)中的R1斷開，得圖3.7.3(b)電路重復(fù)內(nèi)容1。三、訓(xùn)練內(nèi)容3．反相加法運(yùn)算電路1）按圖連接測量電路。2）輸入信號采用直流信號，圖所示電路為簡易直流信號源，由同學(xué)自行完成。測量時(shí)要注意選擇合適的直流信號幅度以確保集成運(yùn)放工作在線性區(qū)。用直流電壓表測量輸入電壓Ui1、Ui2及輸出電壓UO，記入表。三、訓(xùn)練內(nèi)容4．減法運(yùn)算電路1)按圖連接測量電路。調(diào)零和消振。2)采用直流輸入信號，測量步驟同內(nèi)容3，記入表。三、訓(xùn)練內(nèi)容5．積分運(yùn)算電路測量電路如圖所示。1）打開K2，閉合K1，對運(yùn)放輸出進(jìn)行調(diào)零。2）調(diào)零完成后，再打開K1，閉合K2，使uC(0)＝0。3）預(yù)先調(diào)好直流輸入電壓Ui＝0.5V，接入測量電路，再打開K2，然后用直流電壓表測量輸出電壓UO，每隔5秒讀一次UO，記入表，直到Uo不繼續(xù)明顯增大為止。四、項(xiàng)目報(bào)告1．整理測量數(shù)據(jù)，畫出波形圖（注意波形間的相位關(guān)系）。2．將理論計(jì)算結(jié)果和實(shí)測數(shù)據(jù)相比較，分析產(chǎn)生誤差的原因。3．分析討論訓(xùn)練中出現(xiàn)的現(xiàn)象和問題。五、思考與拓展1．復(fù)習(xí)集成運(yùn)放線性應(yīng)用部分內(nèi)容，并根據(jù)電路參數(shù)計(jì)算各電路輸出電壓的理論值。2．在反相加法器中，如Ui1

和Ui2

均采用直流信號，并選定Ui2＝－1V，當(dāng)考慮到運(yùn)算放大器的最大輸出幅度(±12V)時(shí)，｜Ui1｜的大小不應(yīng)超過多少伏？3．在積分電路中，如R1＝100kΩ，C＝4.7μ