实验三 集成运算放大器的基本应用

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1、实验三集成运算放大器的基本应用一、实验目的1.掌握集成运算放大器的工作原理，以及它在比例放大（同相和反相）、加法、减法和积分等基本运算电路的应用。2.掌握集成运放工作在非线性区的工作原理和应用电路。3.了解集成运放LM324及uA741的参数指标和管脚分配，掌握其应用方法。4.了解运算放大器在实际应用时应考虑的一些问题，学会电路调试的方法和步骤，并学会在实际电路中发现问题，解决问题。二、实验原理集成运算放大器是一种高增益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

2、面，可组成比例、加法、减法、积分、微分、对数等模拟运算电路。1.理想运算放大器特性在大多数情况下，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。开环电压增益　Aod=∞输入阻抗　　　ri=∞输出阻抗　　　ro=0带宽fBW=∞同时失调与漂移均为零等。理想运放在线性应用时的两个重要特性：（1）输出电压UO与输入电压之间满足关系式UO＝Aod（U+－U－）由于Aod=∞，而UO为有限值，因此，U+－U－≈0。即U+≈U－，称为“虚短”。　　（2）由于ri=∞，故流进运放两个输入端的电流可视为零，即I+=I-

3、≈0，称为“虚断”。这说明运放对其前级索取的电流极小。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2.基本运算电路　　1)反相比例运算电路电路如图3.1所示。对于理想运放，该电路的输出电压与输入电压之间的关系为为了减小输入级偏置电流引起的运算误差，在同相输入端应接入平衡电阻R2＝R1//RF。图3.1反相比例运算电路图3.2反相加法运算电路　　2)　反相加法电路电路如图3.2所示，输出电压与输入电压之间的关系为R3＝R1//R2//RF3)同相比例运算电路图3.3(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R

4、2＝R1//RF当R1→∞时，UO＝Ui，即得到如图3.3(b)所示的电压跟随器。图中R2＝RF，用以减小漂移和起保护作用。一般RF取10KΩ，RF太小起不到保护作用，太大则影响跟随性。(a)同相比例运算电路(b)电压跟随器图3.3同相比例运算电路　4)差动放大电路（减法器）　　对于图3.4所示的减法运算电路，当R1＝R2，R3＝RF时，有如下关系式　　　　　图3.4减法运算电路图图3.5积分运算电路5)积分运算电路　　反相积分电路如图3.5所示。在理想化条件下，输出电压uO等于　　　　　　　式中　uC(o)是t＝0时刻电容C两端的电压值，即初始

5、值。如果ui(t)是幅值为E的阶跃电压，并设uc(o)＝0，则即输出电压uO(t)随时间增长而线性下降。显然RC的数值越大，达到给定的UO值所需的时间就越长。积分输出电压所能达到的最大值受集成运放最大输出范围的限值。二、实验选题设计选题A设计一个能够实现下列运算关系的电路：U0=2UI1+1.5UI2-2.5UI3，采用单运放或双运放完成，且至少验证三组不同直流电压输入情况时的输出电压。三、实验内容1.装调电路按设计电路在面包板上装接电路，注意电路布局，为减少干扰，应使输入端尽量远离输出端，电源电压由直流稳压电源提供，采用双电源或单电源方式，双电

6、源供电应使正电源负极与负电源正极同时与电路接地端相连，正负电源电压接入值相同。2.测试电路静态工作点通电测试，各管脚电压值，LM324不设调零端，测试电路的零点漂移。并在测试结果中去掉静态偏移量。同时注意输出电压范围的限制。3.依据实验选题设计测试数据表格RL（kΩ）设计输入值（单位：V）测试结果（单位：V）UI1UI2UI3（mV）Uo，Uo五、实验元件1.直流稳压电源1台2.双踪示踪器1台3.信号发生器1台4.万用表1块5.数字交流毫伏表1台6.面包板1块