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1、实验二运算放大电路一、实验目的1、研究rti集成运算放人器组成的比例、加法、减法和积分等基木运算屯路的功能。2、了解运算放大器在实际应用时应考虑的一些问题。二、实验原理集成运算放大器是一种具冇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、对数等模拟运算屯路。理想运算放人器特性在人多数情况下,将运放视为理想运放，就是将运放的各项技术指标理想化,满足下列条件的运算放大器称为理想运放。开环电压増益九二00输入阻抗口二°°输出阻抗°二0带宽fBW~°°失调与漂
2、移均为零等。理想运放在线性应用时的两个重要特性：(1)输出屯压Uo与输入电压之间满足关系式U0=Aud(U-U-)由于Aud二8,而Uo为有限值,因此，u+—U-^0o即U+~U_,称为“虚短”。(2)由于□二8,故流进运放两个输入端的电流可视为零，即T,b=O,称为“虚断”。这说明运放对其前级吸取屯流极小。上述两个特性是分析理想运放应用电路的基本原则，可简化运放电路的计算。基本运算屯路1)反相比例运算电路电路如图2-1所示。对于理想运放，该电路的输出电压与输入电压Z间的关系为R5=-压从°R,1为了减小输入级偏置电流引起的运算谋茅，在同相输入端应接入平衡电阻&RfIOOK=Ri〃Rp
3、oRfIOOK+12V9RUOKUiRio—(ZZl-10K>oo+UoR29.1KIL^J100K-12V—>ooa.+•R210KRw+12VT100KR36.2K-12V图2-1反相比例运算电路图2-2反相加法运算电路2)反相加法电路电路如图2—2所示，输出电压与输入电压之间的关系为U()=—(心％+空％)R3=R0R・2〃RfR1R23)同相比例运算电路图2-3(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U°=(1—)U：R2=Ri〃RfRj1当时，U°=Ui,即得到如图2-3(b)所示的电压跟随器。图中R2=R.-,用以减小漂移和起保护作用。一般心取10KQ,
4、R卜'太小起不到保护作用，太大则影响跟随性。RfIOOKUo(a)同相比例运算电路KpIOK-CZ1+12Vj>00R210K100K图2-3同和比例运算电路-12V(b)电压跟随器4)差动放大电路(减法器)对于图2-4所示的减法运算电路，当R.=R2,R3=Rf时，有如下关系式RplOOK图2-4减法运篦电路图5)积分运算电路反相积分电路如图2-5所示。在理想化条件下，输出电压山等于u0(t)J：Ujdt+Uc(o)式中Uc(o)是t=0吋刻电容C两端的电压值,即初始值。如果W(t)是幅值为E的阶跃电压,并设u.(o)=0,则即输出屯压m(t)随时间壇长而线性下降。显然RC的数值越大
5、，达到给定的UM直所需的吋间就越长。积分输出电压所能达到的最大值受集成运放最人输出范围的限值。在进行积分运算之前，首先应对运放调零。为了便于调节，将图中Ki闭合,即通过屯阻R2的负反馈作用帮助实现调零。但在完成调零后，应将Ki打开，以免因R2的接入造成积分误差。K?的设置一方面为积分屯容放屯提供通路，同吋可实现积分屯容初始屯压uc(o)=0,另一方面，可控制积分起始点，即在加入信号g后，只要K?一打开，电容就将被恒流充电，电路也就开始进行积分运算。三、实验设备与器件1、±12V直流电源2、函数信号发生器3、交流毫伏表4、直流电压表5、集成运算放大器UA741X1电阻器若干。四.实验内容
6、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。1、反相比例运算电路1）按图2—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）输入f=100Hz,Ui=0・5V的正弦交流信号，测量相应的U。,并用示波器观察5和山的相位关系，记入表2-1。表2-1Ui=0・5V,f=100HzUi(V)Uo(V)Ui波形Uo波形Av实测值计算值tt2、同相比例运算屯路1）按图2-3（a）连接实验电路。实验步骤同内容1,将结果记入表2-2o2）将图2-3（a）中的断开，得图2-3（b）电路重复内容1）。表2-2Ui=0.5Vf=100HzG
7、(V)Uo(V)Ui波形Uo波形Av实测值计算值tt3、反相加法运算电路1）按图2-2连接实验电路。调零和消振。2）输入信号釆用直流信号，图2-6所示电路为简易直流信号源，由实验者自行完成。实验吋要注意选择合适的直流信号幅度以确保集成运放工作在线性区。用直流电压表测量输入电压U订、叽及输岀电压山，记入表2-3o+5VI-5.V510QH1K卜510(2图2-6简易可调直流信号源表2-3UH(V)Ui2(V)Uo(V)4、减法运算电路1）按图2—
