基本运算放大器二元一次方程090501.ppt

集成運算放大器線性應用電路研究研 長江大學電工電子實驗中心熊幫新 2009.04.28 集成运放的线性应用电路研究 学习目标：学会用集成运放构造基本运算电路和波形变换电路，掌握其线性应用的工程设计方法；学会用EDA软件（Proteus）仿真集成运放电路的工作状态；掌握集成运放电路的安装、实验调试方法；研究集成运放线性应用的特点。 一、任务与要求 设计由集成运放构成的解二元一次方程组的运算电路和波形变换电路。 1.给定条件与具体要求 ①．二元一次方程组：Y=2X+4 2Y=2-X 其中y、x可视为运算电路的输出电压变量Vy、Vx，常数项为输入信号Vi1 = -0.2V, Vi2 = -0.4V时电路运算的结果。设计解该方程组的运算电路，仿真并测试Vy、Vx的值。 ②．在实现①的基础上，若-Vy = Vx = 10SinωtV（f=1KHz），设计一个由单一信号源vi1激励的，且能对vy或vx进行精密全波整流（波形变换）的电路；仿真并测试输出波形及传输特性。 2.性能指标要求 ①．Vy、Vx的误差不大于1%；当-Vy = Vx = 10SinωtV时，确定Vi1和Vi2信号的幅值。 ②．精密全波整流电路的输出为正电压，幅度Vom 为10V。误差不大于5%。 二、运算放大器实验基础 1.基本运算电路原理: ①反相比例器: Uo=-(Rf/R1)×Ui (负号说明 Uo与Ui 反相) ②反相比例加法器：Uo=－[(Rf/R1)×Ui1＋(Rf/R2)×ui2] ③反相比例减法器：Uo=-[(Rf/R1)×(Ui1-Ui2)] (当R1=R2时)! ④积分电路： Uo=- [1/(R1×C)] ∫0tUidt 当τ与T/2 相当,初值=0 : Uo≈- Ui×t/(R1×C) ⑤.同相放大器： Uo= [1+(Rf/R1)] ×Ui *⑥差动放大器: Uo = - (Rf/R1) ×Ui1+[1+(Rf/R1)] ×[R3/ (R2+R3)]Ui2 ⑦微分电路： Uo=-RF×C×dUi/dt 当fi1/2 π RSC时: Uo=- RF×C×Ui/t ⑧文氏电桥振荡器：振荡频率fo=1/2πRC。 8 7 6 5 UA741 ●1 2 3 4 2. 典型单运放UA741的介绍: 7:正电源;4:负电源; 2:反相输入端;3:同相输入端;6:输出端; 1与5脚补偿调零端。 差动输入级电路：Ql、Q3与Q2、Q4组成； 差动放大器的恒流源电路： Q5、Q6、Q7组成； 有源负载电路：Q8、Q9； 中间电压放大级： Q14（射极跟随器） 与Q15（电压放大器） 组成， Q15集电极负载： Q12与Q13构成的 恒流源电路； 互补对称推挽输出电路： Q16与Q17组成； 静态偏置电路： Q18组成用来消除 交越失真； 过流保护电路：Q19、Q20。 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 Q8 Q9 Q10 Q11 Q12 Q13 Q16 Q14 Q18 Q19 Q15 Q17 Q20 1K 1K 51K 51K 39K 4.5K 7.5K 50 50 5K 25 30P 7 Vs+ +12 v --12v Ui uo Rf=100k R1 10 k R’ 9.1 k 反相比例运算电路图 6 信 号 源 ②- ⑦ UA741 ⑥ ③+ ④ 反相比例运算电路实验表 Uipp (mv) Uopp 计算值(v) Uopp 测量值(v) Ui/Uo波形相位图 Au=Rf/R1 Uo Uo Au=Uo/Ui 100 200 300 0 U t Ui Uo 3. 基本运算电路 (1) 反相比例运算电路 Uo=－ (Rf/R1)×Ui 　按图电路接线，从信号发生器输入f =1 kHz的正弦波. 　改变Ui的大小，用示波器的CH1与CH2测量Ui与Uo的电压大小及波形并记录在表中. 输入电阻：Ri＝R1 输出电阻：Ro＞0 CH1 CH2 * +12 v -12v Ui Uo Rf=100k R1 10 k R’ 9.1 k 积分电路 6 信 号 源 ②- ⑦ UA741 ⑥ ③+ ④ 积分电路实验表 C (uf) R (k) t (ms) Ui (v) Uo (v) Ui/Uo 波形 0.01 10 0.5 1 0.047 10 0.5 1 (2)积分电路 运放反相积分