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. . . . . 学习.资料. 模拟电子技术 集成运算放大器的基本应用（Ⅰ）——模拟运算电路 实验报告容包含：实验目的、实验仪器、实验原理，实验容、实验步骤、实验数据整理与归纳（数据、图表、计算等）、实验结果分析、实验思考题、实验心得。 【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。 【实验仪器】 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μA741×1片； 6、电阻器、电容器若干。 【实验原理】 集成运算放大器是一种具有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? QUOTE =∞? 输入阻抗 QUOTE =∞? 输出阻抗??? QUOTE =0 带宽? QUOTE =∞? 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; 输出电压与输入电压之间满足关系式： QUOTE = QUOTE （ QUOTE ） 由于 QUOTE =∞，而为有限值，因此， QUOTE ≈0。即 QUOTE ，称为“虚短”。 由于 QUOTE =∞，故流进运放两个输入端的电流可视为零，即 QUOTE ＝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。 2、基本运算电路? (1)?反相比例运算电路? 电路如图7-1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： QUOTE =- QUOTE 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? 电路如图7-2所示，输出电压与输入电压之间的关系为：? QUOTE =-（ QUOTE ） QUOTE ＝ QUOTE // QUOTE // QUOTE 图7-1反相比例运算电路 图7-2反相加法运算电路? (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：? QUOTE =1+ QUOTE QUOTE ＝ QUOTE // QUOTE 当 QUOTE →∞时， QUOTE ＝ QUOTE ，即得到如图7-3(b)所示的电压跟随器。图中 QUOTE ＝ QUOTE ，用以减小漂移和起保护作用。一般 QUOTE 取10KΩ，R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?? (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 QUOTE ＝ QUOTE ， QUOTE ＝ QUOTE 时，?有如下关系式：? QUOTE = QUOTE （ QUOTE ） (5)?积分运算电路? 反相积分电路如图7-5所示。在理想化条件下，输出电压等于：? ??? QUOTE （t）= - QUOTE 图7-4 减法运算电路 图7-5 积分运算电路 式中， QUOTE 是t＝0时刻电容C两端的电压值，即初始值。? 如果 QUOTE （t）是幅值为E的阶跃电压，并设 QUOTE ＝0，则： QUOTE （t）= - QUOTE = - QUOTE t 即输出电压 QUOTE （t）随时间增长而线性下降。显然RC的数值越大，达到给定的 QUOTE 值所需的时间就越长。积分输出电压 QUOTE 所能达到的最大值受集成运放最大输出围的限值。? 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K1闭合，即通过电阻 QUOTE 的负反馈作用帮助实现调零。但在完成调零后，应将K1打开，以免因 QUOTE 的接入造成积分误差。K2的设置一方面为积分电容放电提供通路，同时可实现