實(shí)驗(yàn)名稱集成運(yùn)算放大器的基本應(yīng)用實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆占蛇\(yùn)算放大器的正確使用方法。掌握用集成運(yùn)算放大器構(gòu)成各種基本運(yùn)算電路的方法。學(xué)習(xí)正確使用示波器交流輸入方式和直流輸入方式觀察波形的方法，重點(diǎn)掌握積分輸入，輸出波形的測量和描繪方法。實(shí)驗(yàn)元器件集成運(yùn)算放大器LM3241片電位器1kQ1只電阻100kQ2只；10kQ3只；5.1kQ 1只；9kQ 1只電容O.OIpf1只三、預(yù)習(xí)要求復(fù)習(xí)由運(yùn)算放大器組成的反相比例、反相加法、減法、比例積分運(yùn)算電路的工作原理寫出上述四種運(yùn)算電路的vi、vo關(guān)系表達(dá)式。實(shí)驗(yàn)前計算好實(shí)驗(yàn)內(nèi)容中得有關(guān)理論值，以便與實(shí)驗(yàn)測量結(jié)果作比較。自擬實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表格。實(shí)驗(yàn)原理及參考電路本實(shí)驗(yàn)采用LM324集成運(yùn)算放大器和外接電阻、電容等構(gòu)成基本運(yùn)算電路。反向比例運(yùn)算反向比例運(yùn)算電路如圖1所示，設(shè)組件LM324為理想器件，則0101圖1其輸入電阻Rif沁R1，圖中R=Rf//R1。由上式可知，改變電阻Rf和R］的比值，就改變了運(yùn)算放大器的閉環(huán)增益Avf。在選擇電路參數(shù)是應(yīng)考慮：9根據(jù)增益，確定Rf與R］的比值，因?yàn)锳二—RvfR所以，在具體確定Rf和R］的比值時應(yīng)考慮；若Rf太大，則R］亦大，這樣容易引起較大的失調(diào)溫漂；若Rf太小，則R］亦小，輸入電阻Rif也小，可能滿足不了高輸入阻抗的要求，故一般取Rf為幾十千歐至幾百千歐。若對放大器輸入電阻有要求，則可根據(jù)R=R先確定R,,再求Rf。2運(yùn)算放大器同相輸入端外接電阻R'是直流補(bǔ)償電阻，可減小運(yùn)算放大器偏執(zhí)電流產(chǎn)生的

不良影響，一般取Rf=Rf//R1,由于反向比例運(yùn)算電路屬于電壓并聯(lián)負(fù)反饋，其輸入、輸出阻抗均較低。本次試驗(yàn)中所選用電阻在電路圖中已給出反向比例加法運(yùn)算反向比例加法運(yùn)算電路如圖2所示，當(dāng)運(yùn)算放大器開環(huán)增益足夠大時，其輸入端為“虛地”，vovii+hi和v12均可通過r]、rvovii+i2當(dāng)R]=R2=R時Rf( )vo一fvi1+vi2丿為保證運(yùn)算精度，除盡量選用精度高的集成運(yùn)算放大器外，還應(yīng)精心挑選精度高、穩(wěn)定性好的電阻。Rf與R的取值范圍可參照反比例運(yùn)算電路的選取范圍。同理，圖中的R=Rf//Ri//R2。v11v12Rfv11v12Rfvo圖2減法運(yùn)算減法運(yùn)算電路如圖3,當(dāng)R1=R厶Rf=Rf時，輸出電壓vo二善(V12-V11)在電阻值嚴(yán)格匹配情況下,本電路具有較高的共模抑制能力。v11v12Rfvv11v12Rfvo圖3圖4積分運(yùn)算電路ic,其中如圖4,當(dāng)運(yùn)算放大器開環(huán)電壓增益足夠大，且Rf開路時，可人認(rèn)為iRic,其中iR=R1ic宀將iR,iC代入，并設(shè)電容兩端初始電壓為零，則1vo(t)=-RC )dtR1C0

當(dāng)輸入信號v1(t)為幅度V1的直流電壓時，11v(t)二一——ItV1dt二一——Vo R1Co1 R1C1f此時輸出電壓vo(t)的波形是隨時間線性下降的，如圖5。當(dāng)輸入信號v1(t)為正方波時，輸出電壓vo(t)的穩(wěn)態(tài)波形如圖6所示。V1Vo圖5圖6V1Vo圖5圖6實(shí)際電路中，通常在積分電容兩端并聯(lián)反饋電阻R?，用于直流負(fù)反饋，其目的是減小集成運(yùn)算放大器輸出端的電流漂移，其阻值必須取得大些，否則電路將變成一階低通濾波器。同時Rf的加入將對電容C產(chǎn)生分流作用，從而導(dǎo)致積分誤差。為克服誤差，一般需滿足RC>>R1C。C太小，會加劇積分漂移，但C增大，電容漏電流也會隨之加大。通常取Rf>10R1,C<1rF。集成運(yùn)算放大器LM324集成運(yùn)算放大器LM324的內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)和引腳排列如圖7所示。

五．硬件實(shí)驗(yàn)內(nèi)容反相比例運(yùn)算9設(shè)計并安裝反向比例運(yùn)算電路，要求輸入阻抗Ri=10kO。2在該放大器輸入端加入f=1kHz的正弦電壓，峰峰值500mv，測量放大器的輸出電壓，電壓增益。反相比例加減法1輸入1kHz正弦波，峰峰值為500mv，調(diào)節(jié)Rp產(chǎn)生Vi2pp<500mv2測量輸出電壓V電路如下圖加減法運(yùn)算電路反向比例積分電路9輸入f500Hz，峰峰值為1V的正方波（調(diào)節(jié)offset使其為正方波）2用DC擋測試匕,Vo,畫出其波形，標(biāo)出其幅值和周期獲得如下波形六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析1.反相比例運(yùn)算結(jié)果：波形圖TekmVCMMPos;0.000sMEASUREM500jus-13-Apr-1210:15結(jié)果：波形圖TekmVCMMPos;0.000sMEASUREM500jus-13-Apr-1210:15CH1頻率IWkHzCH1峰-嘩值520mVCMS頻率IWOkHzCM2ill字幄佰5.36V分析：可明顯觀察到ch1與chi2反相，且有放大，實(shí)驗(yàn)