實(shí)驗(yàn)五

集成運(yùn)算放大器的基本運(yùn)算電路實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1．了解運(yùn)算放大器的性質(zhì)和特點(diǎn)。

2．用集成運(yùn)算放大器組成基本運(yùn)算電路。實(shí)驗(yàn)設(shè)備與器件

1．直流穩(wěn)壓電源

2．函數(shù)信號(hào)發(fā)生器

3．交流毫伏表

4．萬用表

5．雙蹤示波器

6．集成運(yùn)算放大器

A7411塊

7．電阻器、電容器若干

A741引腳排列如圖1-7-1所示。實(shí)驗(yàn)原理圖1-7-1μA741管腳圖

1．反相比例運(yùn)算電路

電路如圖1-7-2所示，假設(shè)運(yùn)算放大器為理想的，此電路的電壓放大倍數(shù)為：圖1－7－2反相比例運(yùn)算電路2．同相比例運(yùn)算電路

圖1-7-3(a)所示是同相比例運(yùn)算電路，其電壓放大倍數(shù)為：

（a）同相比例運(yùn)算電路

當(dāng)R1→∞，R2＝RF時(shí)，

，即得到如圖1-7-3(b)所示的電壓跟隨器。

電壓跟隨器的電壓放大倍數(shù)為：

圖中的R2和RF用以減小漂移和起保護(hù)作用，一般RF取10k，RF取得太小，起不到保護(hù)作用，太大則影響電壓跟隨性。（b）電壓跟隨器3．反相加法運(yùn)算電路

電路如圖1-7-4所示，其輸出電壓為:圖1－7－4反相加法運(yùn)算電路4.差動(dòng)放大電路(減法器)

電路如圖1-7-5所示，當(dāng)

，

時(shí)，有圖1－7－5差動(dòng)放大電路5．積分運(yùn)算電路在理想化條件下，輸出電壓為如果vi是幅值為E的階躍電壓，并設(shè)VC(0)＝0，則即輸出電壓隨時(shí)間增長(zhǎng)而線性下降。顯然RC的數(shù)值越大，達(dá)到給定的輸出電壓值所需的時(shí)間就越長(zhǎng)。積分輸出電壓所能達(dá)到的最大值受集成運(yùn)放最大輸出范圍的限值。6．微分運(yùn)算電路

微分電路如圖1-7-7所示。在理想條件下，輸出電壓為圖1-7-7微分運(yùn)算電路

1．復(fù)習(xí)教材中有關(guān)集成運(yùn)算放大器構(gòu)成的運(yùn)算電路的相關(guān)內(nèi)容，簡(jiǎn)述各實(shí)驗(yàn)電路的工作原理。

2．根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容計(jì)算各電路輸出電壓的理論值。

3．自擬記錄積分、微分運(yùn)算電路實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和波形的表格。預(yù)習(xí)要求

1．電路調(diào)零

按圖1-7-2接線，1腳、5腳之間接入一只100k的電位器RW，并將滑動(dòng)觸頭接到負(fù)電源端。調(diào)零時(shí)，將輸入端接地，用直流電壓表測(cè)量輸出電壓VO

，調(diào)節(jié)RW，使VO

=0V。以下操作中，RW應(yīng)保持不變。

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

2．反相比例運(yùn)算電路

按圖1-7-2接線，在電路輸入端加入交流信號(hào)電壓，f=100Hz，調(diào)節(jié)Vi（有效值）的大小，測(cè)量輸出電壓Vo，計(jì)算其電壓放大倍數(shù)，填入表1-7-1中。用雙蹤示波器觀察輸入、輸出波形是否反相。圖1－7－2反相比例運(yùn)算電路

3．同相比例運(yùn)算電路

按圖1-7-3(a)接線，在電路輸入端加入交流信號(hào)電壓，f=100Hz，調(diào)節(jié)Vi（有效值）的大小，測(cè)量輸出電壓Vo，計(jì)算其電壓放大倍數(shù)，填入表1-7-2中。用雙蹤示波器觀察輸入、輸出波形是否同相。

圖1-7-3（a）同相比例運(yùn)算電路

按圖1-7-3(b)接線，在電壓跟隨器輸入端加入f=100Hz的交流信號(hào)，調(diào)節(jié)Vi（有效值）的大小，測(cè)量輸出電壓Vo，計(jì)算其電壓放大倍數(shù)，填入表1-7-3中。用雙蹤示波器觀察輸入、輸出波形是否跟隨。圖1-7-3（b）電壓跟隨器

4．反相加法運(yùn)算電路

按圖1-7-4接線，在輸入端加直流信號(hào)，調(diào)節(jié)Vi1、Vi2

的大小，用直流電壓表測(cè)量輸出電壓Vo

，計(jì)算其輸出電壓，填入表1-7-4中。圖1－7－4反相加法運(yùn)算電路5．差動(dòng)放大電路(減法器)

按圖1-7-5接線，在輸入端加直流信號(hào)，調(diào)節(jié)Vi1、Vi2

的大小，用直流電壓表測(cè)量輸出電壓Vo

，填入表1-7-5中。圖1－7－5差動(dòng)放大電路6．積分運(yùn)算電路

閉合K，使VC(0)＝0。

預(yù)先調(diào)好頻率為100Hz的方波信號(hào)，從vi接入實(shí)驗(yàn)電路，再打開K，然后用雙蹤示波器觀察輸入、輸出波形，并記錄下來。

圖1－7－7積分實(shí)驗(yàn)電路

7．微分運(yùn)算電路

按圖1-7-7接線，在vi處輸入頻率為100Hz的方波信號(hào)，用雙蹤示波器觀察輸入、輸出波形。改變

vi

的頻率，觀察輸出波形的變化，并記錄下各輸入、輸出波形。

1．簡(jiǎn)述各基本運(yùn)算電路的工作原理。

2．列表整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，將理論計(jì)算結(jié)果和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)相比較，分析產(chǎn)生誤差的原因。

3．分析積分、微分運(yùn)算電路輸入、輸出波形之間的關(guān)系，總結(jié)電路時(shí)間常數(shù)與輸出波形之間的關(guān)系。

4．分析討論實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的現(xiàn)象和問題，說明解決的辦法。實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求 1.若將輸入信號(hào)與集成運(yùn)放的同相端相連，當(dāng)信號(hào)正向增大時(shí)，運(yùn)放的輸出信號(hào)是正還是負(fù)？若將輸入信號(hào)與集成運(yùn)放的反相端相連，當(dāng)信號(hào)正向增大時(shí)，運(yùn)放的輸出信號(hào)是正還是負(fù)？ 2．在反相加法器中，如兩個(gè)輸入信號(hào)均采用直流信號(hào)，并選定Vi2＝－1V，當(dāng)考慮到運(yùn)算放大器的最大輸出幅度(±12V)時(shí)，

的大小不應(yīng)超過多少伏？ 3．若要將方波信號(hào)變換成三角波信號(hào)，可選用哪一種運(yùn)算電路？思考題注意事項(xiàng)

1.為了提高運(yùn)算精度，首先應(yīng)進(jìn)行調(diào)