实验4集成运算放大器的基本应用.docVIP

实验四 集成运算放大器的基本应用 ――― 模拟运算电路 一、实验目的 1、研究由集成运算放大器组成的比例、加法、减法和积分等基本运算电路的功能。 2、了解运算放大器在实际应用时应考虑的一些问题。 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　Aud=∞ 输入阻抗　　　ri=∞ 输出阻抗　　　ro=0 带宽 fBW=∞ 失调与漂移均为零等。 2.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 UOAud（U+－U－） 由于Aud=∞，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IIB＝0，称为“虚断”。这说明运放对其前级吸取电流极小。 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。 　　（1) 反相比例运算电路 －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。 　　（2)　反相加法电路 －2所示，输出电压与输入电压之间的关系为 R3R1 // R2 // RF （3) 同相比例运算电路 图7－3(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 R2＝R1 // RF 当R1→∞时，UO＝Ui，即得到如图－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4) 差动放大电路（减法器） 　　对于图7-4所示的减法运算电路，当R1＝R2，R3＝RF时， 有如下关系式 　 名 称 型号与规格 数量 备注 1 直流电源 ＋12V 1 2 函数信号发生器 1 3 交流毫伏表 1 4 直流电压表 1 5 集成运算放大器 μA741 1 8 电阻器若干 若干 四、实验电路图 （1）反相比例运算电路反相加法运算电路 图7－1 反相比例运算电路 图－2 反相加法运算电路 －1 反相比例运算电路 图－2 反相加法运算电路同相比例运算电路 (a) 同相比例运算电路 (b) 电压跟随器 -3 同相比例运算电路 4) 差动放大电路（减法器） 图7－4 减法运算电路 -5 积分运算电路 图7－4 减法运算电路 图7-5 积分运算电路 实测值 计算值 10.55 10 表7－2 实验数据表二　　（　Ui＝0.5V　　f＝100Hz ） Ui（V） UO(V) ui波形 uO波形 AV 0.23 2.74 实测值 计算值 11.91 11 表7-3 实验数据表三 Ui1(V) 0.2 0.3 -0.2 -0.2 -0.3 Ui2(V) 0.2 -0.2 0.3 -0.2 0.3 UO(V) -4.30 -1.26 -1.19 3.80 -0.21 表7－4 实验数据表四 Ui1(V) 0.2 -0.2 0.1 -0.3 0.3 Ui2(V) 0.1 0.1 -0.2 -0.3 0.3 UO(V) -1.14 2.97 -3.02 0.12 -0.14 六、数据处理及分析 误差分析：将实验实际所得的公式与代入已知量的理论公式相比较。 (1)、反相比例运算电路 理论公式U0＝10Ui 实验所得 U0＝10.55Ui 分析：两公式系数较为接近，其中实验测得的系数比理论值稍大，可见实际情况与理论较为相符。偏大的可能是由于电路构造上的系统误差、个人误差、电路板上的电阻的标称值与实际值存在差异等引起误差。 (2)、同相输入比例运算电路 理论公式 U0＝11 Ui 实验所得U0＝11.91 U 分析：两公式系数较为接近，其中实验测得的系数比理论值稍大，可见实际情况与理论较为相符。偏大的可能是由于电路构造上的系统误差、个人误差及电路板上的电阻与实际值存在差异等引起误差。 (3)、反相加法运算电路 根据表三的数据及反相加法运算电路的理论公式U0＝-（10Ui1 +10Ui2），计算可知测得的数据与理论值存在一定的差值，但差值并不是很大，符合要求，存在误差的因素有电路内部的系统误差、个人操作误差、电路构造上的系统误差。