1、2022/8/2712.1、實驗儀器設(shè)備： 直流穩(wěn)壓電源、雙蹤示波器、函數(shù)信號發(fā)生器、萬用表 模擬電路實驗箱或?qū)嶒灻姘濉?.1、了解集成運算放大器的特性和基本運算電路的組成 ;1.2、掌握運算電路的參數(shù)計算和性能測試方法。1.3、熟悉模電實驗中面包板與實驗儀器的使用。一、運放的線性應(yīng)用實驗1、實驗?zāi)康?、實驗儀器設(shè)備與器件 本次實驗采用的面包板如右圖。在圖中：上部為面包板元件面，下部為面包板背面結(jié)構(gòu)，其上下部分別有三段橫聯(lián)金屬片，中間有兩段縱聯(lián)金屬片。2022/8/2722.2、實驗元件：運放UA741*2、電阻10K*10、20K*5、30K*2、50K*2、 100K*2 、5.1K、3.

2、3K、680K、電容0.01uF*2。1）運放的符號:2.3、集成運算放大器（簡稱運放）介紹:2）單運放UA741引腳排列:正電源; :負電源; :反相輸入端; :同相輸入端;:輸出端; 與腳補償調(diào)零端。2）4運放LM324引腳排列:8 7 6 5UA7411 2 3 4:正電源; :負電源; :反相輸入端; :同相輸入端;:輸出端。另3個運放的輸出端分別為、。 反相輸入端分別為、。 同相輸入端分別為、。3267415U1UA741集成電路引腳排序：從標記點左下角起，按逆時針順序計數(shù)。2022/8/2733.1、反相比例運算: uo=- (RF/R1)*ui (RP=RF/R1)3.2、反相加

3、法運算：uo= - (RF/R1)*ui1(RF/R2)*ui2 (RP=RF/R2 /R1)3.3、同相比例運算： uo=1+(RF/R1)*ui (R2=RF/R1)3.4、同相加法運算：uo= (RF/R1)*ui1(RF/R2)*ui2 (RF/R=R1/R2 /R3) 3.5、減法運算： uo= (RF/R)*(ui2-ui1) (R1=R2=R、RP=RF)*3.6、積分電路： uo=- 1/(R1*C) 0tuidt 當與T/2 相當，初值=0 : uo - ui*t/(R1*C) 方波轉(zhuǎn)換三角波。*3.7、微分電路： uo=- RF*C*dui/dt 當fi1/2 RSC時:

4、uo - RF*C*ui/t 三角波轉(zhuǎn)換方波。*3.8、差放電路： u0=-( RF/R1) *ui1+ 1+(RF/R1) *R3 / (R2+R3)ui2R3/R2=RF/R13、基本運算電路原理2022/8/2744、實驗內(nèi)容與實驗步驟表-1 反相比例運算電路測量表 輸入信號源輸入電壓輸出 測量值計算值ui/uo波形相位圖uo (V)Au=uo/uiAu=RF/R1直流電源U(V)1.000-1.0002.000信號源uipp(V)f=1KHz1.0004.000+15V-15Vuiuo圖-1 反相比例運算電路1）按圖-1 電路接線，接通正、負直流電源，先將輸入端接地，分別測量運放腳電壓

5、，檢測電壓應(yīng)為零。2）分別從直流電源輸入電壓ui ；從信號源輸入f =1 KHz的正弦電壓ui，用示波器的CH1與CH2測量相應(yīng)ui與uo的電壓大小及波形并記錄在表-1中.直流電壓CH1CH24.1、反相比例運算電路uo=- (RF/R1)*ui RP=RF/R1- UA741 + 0utuiuoR1=5.1KRF=10KRP3.3K信號源2022/8/2754.2、 反相加法運算 反相加法運算電路按圖-2接線，取R1=R2=10K、RF=100K、RP=5.1K。按表-2設(shè)定輸入值分別同時從直流電源、函數(shù)信號源加入兩輸入信號，用示波器測量相應(yīng)的輸入/輸出電壓及波形，將數(shù)據(jù)記錄在表-2中，并分

6、析實驗結(jié)果。uo=-(RF/R1)*ui1(RF/R2)*ui2+12V-12Vuoui2uiRP=RF/R1/R2 R1=10KRF=100KRP5.1KR2=10K- UA741 + 圖-1 反相比例運算電路圖-2 反相加法運算電路ui1 反相加法電路可在反向比例電路基礎(chǔ)上添加另一輸入支路組成。注意：平衡電阻取值為：RP=RF/R1/R2 。示波器的輸入耦合應(yīng)選擇“DC”耦合。2022/8/2764.3、減法運算電路 減法運算電路按圖-3接線，取R1=R2=10K、RF=100K、RP=100K。按表-3設(shè)定輸入值分別同時從直流電源、函數(shù)信號源加入兩輸入信號，用示波器測量相應(yīng)的輸入/輸出電

7、壓及波形。將數(shù)據(jù)記錄在表-3中，并實驗結(jié)果。uo= (RF/R1)*(ui2-ui1)+12V-12Vuoui2RP=RFR1=10KRF=100KRP5.1KR2=10K- UA741 + 圖-3 減法運算電路ui1 減法運算電路可在加法運算電路基礎(chǔ)上作2項修改：1）將第2輸入支路ui2由反相輸入改成同相輸入，即接腳改接腳。2）平衡電阻改為：RP=RF。 (R1=R2)RP100K2022/8/277表-2 反相加法運算電路測量表 輸入信號輸出電壓(v)輸出波形ui1 (v)ui2 (v)最大值最小值平均值2.001.001.002VPP1KHz表-3 減法運算電路測量表 輸入信號輸出電壓(

8、v)輸出波形ui1 (v)ui2 (v)最大值最小值平均值2.001.001.002VPP1KHz2022/8/278表- 4 同相比例運算電路測量表 輸入信號源輸入電壓輸出 測量值計算值ui/uo波形相位圖uo (V)Au=uo/uiAu=RF/R1直流電源U(V)-1.002.00(斷開R1)2.00信號源uipp(V)f=1KHz1.004.00+15V-15Vuiuo圖- 4 同相比例運算電路 按圖-4的同相比例運算電路接線，分別從直流電源輸入電壓ui ；從信號源輸入f =1KHz的正弦電壓ui，用示波器的CH1與CH2測量相應(yīng)ui與uo的電壓大小及波形，記錄在表-4中.*4.4、同相

9、比例運算電路uo=1+(RF/R1)*ui R2=RF/R1+ UA741 - 0utuiuoR2=3.3KRF=10KR15.1K試斷開R1，保持ui=2.0V，測量輸出電壓uo。2022/8/279*4.5、積分運算電路積分運算公式：uo=- 1/(R1*C)0tuidt當 T/2 ，且初值=0時 uo - ui*t/(R1*C)輸入 ui (1KHz, 1Vpp)方波,示波器采用DC耦合方式觀測。 積分電路：在反向比例電路的輸入與輸出間(電阻RF)并聯(lián) 0.01uf的電容 組成。 觀測積分電路輸入信號 ui 與輸出信號uo 電壓及波形相位。 表-5積分電路測量表 C (uF)R1(K)t

10、(ms)ui(v)uo(v)ui/uo 波形0.01100.51.0200.51.0C=0.01uF+15V-15Vuiuo圖-1 反相比例運算電路直流電壓CH1CH2- UA741 + R1=10KRF=100KRP9.1K信號源圖- 5 積分運算電路*斷開RF，觀測積分電路輸出波形。2022/8/2710+12V-12VuoR1=10KRF=100K圖- 6 差放電路 u0=-( RF/R1) *ui11+(RF/R1) *R3 / (R2+R3)ui2ui2ui1R2=20kR3=27K*4.6、差放電路 (當 R1與R2不對應(yīng)相等時)- AN741 + R3/R2=RF/R1差放電路的

11、特例在R1=R2時減法運算電路2022/8/27115、注意事項：5.1、電源接線如圖-5 。正/負電源不能接反！5.2、集成運放的各管腳不能錯！6、實驗報告要求:6.1、整理實驗數(shù)據(jù)與波形，并與理論值比較，分析產(chǎn)生誤差的原因。6.2、依據(jù)實驗結(jié)果，分析反相放大和同相放大電路的異同。+15V-15V接地輸入信號輸出信號RFRPR1雙電源串聯(lián)按鈕圖-7 接線操作示意圖2022/8/2712接地附1 圖-8 運放實驗箱操作示意圖加法器輸入信號ui2來源： 在ui1上串聯(lián)兩個100電阻分壓獲取。減法器輸入信號來源同上，但從同相輸入，RP取100K接地。2022/8/2713附2 圖-9 UA741的內(nèi)部電路1).恒流源偏置電路 ：恒流源:R39k.Q11.Q12.輸入級:(Q8.Q9).中間放大級:(Q12.Q13) .輸出級: Q16. 還可消除交越