实验8集成运算放大电路

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1、实验8集成运算放大电路实验目的1.了解集成运算放大器的特点。2.掌握集成运算放大器在信号运算方面的应用。实验原理集成运算放大器按照输入方式可以分为同相、反相、差分三种接法，按照输入电压与输出电压的运算关系可以分为比例、加法、减法、积分、微分等，输入方式和运算关系组合起来，可以构成各种运算放大器。1.反相接法（1）反相比例放大电路（图3.8a.1）的输入信号从运算放大器的反相输入端引入，输出信号与输入信号反相，并按比例放大为⎡⎤⎢⎥R1UU=−F⎢⎥oiR⎢⎥1⎛⎞RR1FF⎢⎥11++⎜⎟+⎢⎥⎣⎦ARO1⎝⎠rid式中A为运算放大器的开环电压放大倍数，r为差模输入电

2、阻。在开环电压放大倍数Oid及差模输入电阻极大的条件下，可把运算放大器看作是理想的，则上式可以简化为RFU=−UoiR1•URoF电压放大倍数A==−•RU1i集成运算放大器的输入级是由差动放大电路组成，它要求反相和同相输入端的外电阻相等，因此要在同相输入端接入平衡电阻R=RR//。PF1RF100kΩR1Ui∞10kΩ0.1V1KΩUORPRP10kΩ100kΩ图3.8a.1反相比例放大电路（2）反相加法运算电路(图3.8a.2)为若干个输入信号从集成运放的反相输入端引入，输出信号为它们反相按比例放大的代数和。⎡UU⎤i1i2UR=−⎢+⎥oF⎣R12R⎦1RRU1

3、Fi120kΩ100kΩUR2i2∞100kΩUORP100kΩ100kΩ20KΩ图3.8a.2反相加法电路2.同相接法(1)同相比例放大电路（图3.8a.3）的输入信号是从集成运放的同相输入端引入，输出信号按比例放大，并与输入信号同相。•URoF电压放大倍数A==1+•RUi1RF100kΩR1∞10kΩURP9.1kΩUOi图3.8a.3同相比例放大电路（2）同相跟随器是将同相比例放大电路反相端的电阻R开路而构成的，其输出信号与输1入信号一致。UoA==1Ui3.差分接法差分放大电路（图3.8a.4）的输入信号是从集成运放的反相和同相输入端引入，如果反馈电阻R等于

4、输入端电阻R，输出电压为同相输入电压减反相输入电压，这种电路也称F1作减法电路。2RFUUU=−()oii+−R1RR1FUi-20kΩ100kΩ∞R2Ui+741U100kΩORP100kΩ图3.8a.4差分放大电路4.反相积分运算电路反相积分器电路（图3.8a.5）的输出电压与输入电压成积分关系，由运算放大器构成的积分器电路的基本运算关系是1tuu=−dtoi∫RCto11当Ui为恒定直流电压时u=−Ut输出电压随时间作线性变化，其上升和下oiRC1降斜率随R、C和Ui的改变而变化。该电路中在电容两端并联电阻Rf,它起到稳定直流工作点的作用。RF1MΩC0.2μF

5、R1∞U50kΩi741RP9.1kΩUO图3.7a.5反相积分运算电路5.反相微分运算电路微分是积分的逆运算。将积分运算电路中R1和C的位置互换，可组成基本微分运算电路3（图3.8a.6）。由运算放大器构成的微分运算电路的基本运算关系是duiuR=−CoFdt微分运算电路可以实现波形变换，例如将矩形波变换成尖脉冲，将三角波变换成矩形波，还可以实现移相。RF30kΩC0.2μF∞Ui741RP30kΩUO图3.7a.6反相微分运算电路基本微分运算电路的输出电压对输入电压的变化非常敏感，所以它的抗干扰性能差，而且RC微分电路和运算放大器合在一起能够引起自激振荡。为此可以

6、在输入端串联电阻R以1抑制其振荡，还可以在R二端并联电容C以降低高频噪声的影响。F14实验仪器设备1.直流稳压电源0～30V0～1A双路1台2.直流电压表30V1只3.示波器0～20MHz双踪1台4.函数发生器2Hz～2MHz5V1台5.实验电路板1块实验步骤A、基本内容集成运算放大器需要提供正负两组直流电源。两组电源相串联，即正电源的负端与负电源的正端相接构成公共接地端。741集成运算放大器的符号及管脚如图3.8a.7所示。+UC72∞674134−UC（a）符号(b)管脚图图3.8a.7741集成运算放大器符号及管脚图1和5为外接调零电位器端。2为反相输入端。此端

7、输入信号，则输出信号与输入信号是反相的。3为同相输入端。此端输入信号，则输出信号与输入信号是同相的。4为负电源端，接－15V直流电压。6为输出端。7为正电源端，接＋15V直流电压。8为空脚。1.反相接法（1）反相比例放大电路按图3.8a.1接线，测量反相比例放大电路放大倍数。测出输出电压，求出放大倍数，记录在表3.8a.1中（注意极性）。表3.8a.1反相比例放大电路放大倍数测量Ui/V-0.3-0.100.10.3Uo/VAUoA=uUi（2）反相加法运算电路按图3.8a.2接线，任取一组直流输入电压Ui1及Ui2，测量输出电压，（注意Uo应在±1