(完整word版)ua741運(yùn)算放大器

1、LM741/UA741運(yùn)算放大器使用說明及應(yīng)用物理量的感測在一般應(yīng)用中，經(jīng)常使用各類傳感器將位移、角度、壓力、與流量等物理量轉(zhuǎn)換為電流或電壓信號， 之后再由量測此電壓電流信號間接推算出物理量變化， 以達(dá)成感測、控制的目的。但有時傳感器所輸出的電壓電流信號可能非常微小，以致信號處理時難以察覺其間的變化， 故需要以放大器進(jìn)行信號放大以順利測得電流電壓信號，而放大器所能達(dá)成的工作不僅是放大信號而已，尚能應(yīng)用于緩沖隔離、準(zhǔn)位轉(zhuǎn)換、阻抗匹配、以及將電壓轉(zhuǎn)換為電流或電流轉(zhuǎn)換為電壓等用途。現(xiàn)今放大器種類繁多，一般仍以運(yùn)算放大器 (Operational Amplifier , Op Amp) 應(yīng)用較為廣泛，

2、本文即針對 741 運(yùn)算放大器的使用加以說明。1. 運(yùn)算放大器簡介 ab126 計算公式大全放大器最初被開發(fā)的目的是運(yùn)用于類比計算器之運(yùn)算電路，其內(nèi)部為復(fù)雜的集成電路(Integrated Circuit, IC) ，亦即在單一電子組件中整合了許多晶體管與二極管，圖 1 為一般放大器之內(nèi)部等值電路。1. 運(yùn)算放大器內(nèi)部等值電路圖運(yùn)算放大器屬于使用反饋電路進(jìn)行運(yùn)算的高放大倍率型放大器，其放大倍率完全由外界組件所控制，透過外接電路或電阻的搭配，即可決定增益（即放大倍率）大小。圖2 為運(yùn)算放大器于電路中的表示符號，可看出其包含兩個輸入端，其中（）端為非反相(Non-Inverting)端，而（）端稱

3、為反相(Inverting)端，運(yùn)算放大器的作動與此二輸入端差值有關(guān)，此差值稱為差動輸入用時亦往往相當(dāng)高（可放大至 105 或 106。通常放大器的理想增益為無窮大，實際使倍），故差動輸入跟增益后輸出比較起來幾乎等于零。 838電子圖 2.差動運(yùn)算放大器表示符號2. 741 運(yùn)算放大器使用說明2.1作動方式與原理 新藝圖庫741 放大器為運(yùn)算放大器中最常被使用的一種，擁有反相向與非反相兩輸入端，由輸入端輸入欲被放大的電流或電壓信號，經(jīng)放大后由輸出端輸出。放大器作動時的最大特點(diǎn)為需要一對同樣大小的正負(fù)電源，其值由 ±12Vdc 至 ±18Vdc 不等，而一般使用 ±

4、15Vdc 的電壓。 741 運(yùn)算放大器的外型與接腳配置分別如圖 3 、 4 所示。圖 3. 741運(yùn)算放大器外型圖圖 4. 741 放大器輸出入腳位圖741 運(yùn)算放大器使用時需于 7 、4 腳位供應(yīng)一對同等大小的正負(fù)電源電壓Vdc 與Vdc ，一旦于 2 、3 腳位即兩輸入端間有電壓差存在，壓差即會被放大于輸出端， 唯 Op放大器具有一特色，其輸出電壓值決不會大于正電源電壓Vdc 或小于負(fù)電源電壓Vdc ，輸入電壓差經(jīng)放大后若大于外接電源電壓Vdc至 Vdc 之范圍，其值會等于Vdc 或 Vdc ，故一般運(yùn)算放大器輸出電壓均具有如圖5 之特性曲線， 輸出電壓于到達(dá)Vdc 和 Vdc 后會呈現(xiàn)

5、飽和現(xiàn)象。圖 5.放大器輸出入電壓關(guān)系圖741 運(yùn)算放大器之基本動作如圖 6 所示，若在非反相輸入端輸入電壓，會于輸出端得到被放大的同極性輸出； 若以相同電壓信號在反相輸入端輸入， 則會在輸出端獲得放大相同倍率后但呈逆極性之信號輸出。而當(dāng)對放大器兩輸入端同時輸入電壓時，則是以非反相輸入端電壓值(V1) 減去反相輸入端電壓值(V2) ，可于輸出端得到 (V1 V2) 經(jīng)過倍率放大后之輸出。圖 6.放大器基本輸出入關(guān)系圖電源供應(yīng)電源供應(yīng)器本身具備兩組外接插孔以提供兩組電源輸出，如圖 7 所示，當(dāng)需要以一正一負(fù)方式輸出電壓時，可利用電源供應(yīng)器上Tracking鍵之功能。例如欲產(chǎn)生 ±15V

6、dc 電壓，需先行將兩組電源輸出中其中一組之正端接上另一組之負(fù)端，剩下未接的兩個輸出端便為電源輸出端，之后將電源供應(yīng)器電源打開并將儀表板上Tracking 鍵按下，再由板面上調(diào)整旋鈕以調(diào)整出所需之 ±15Vdc電壓。于調(diào)整時已可發(fā)現(xiàn)， 盡管只旋轉(zhuǎn)其中一組電源輸出調(diào)整旋鈕，但兩組電壓輸出值會同時改變且顯示數(shù)字相同，只是一端為正，一端為負(fù)，此時即可得到一端正值、一端負(fù)值，且同為15Vdc之輸出，其原理類似拿兩個電池頭尾相接串聯(lián)的情況。圖 7. 電源供應(yīng)器產(chǎn)生 ±Vdc 電壓輸出接線圖然而若是欲將放大電路與感測組件整合于測試機(jī)臺中時， 便無法使用電源供應(yīng)器提供運(yùn)算放大器電源，此時

7、需要自制 ±15Vdc 電源電路。制作方法是利用橋式整流器與穩(wěn)壓IC 搭配適當(dāng)規(guī)格之電容構(gòu)成整流電路，將一般常用之110伏特電源轉(zhuǎn)為 ±15Vdc之電源，其電路圖如圖8 所示， 110伏特電源經(jīng)橋式整流器后，利用三端穩(wěn)壓IC7815與7915將電壓值調(diào)整至 ±15Vdc ，其中 7815為正電壓調(diào)整器用以穩(wěn)定電壓至15Vdc ，7915則進(jìn)行負(fù)電壓調(diào)整。圖 8.利用穩(wěn)壓 IC 自制 ±Vdc 電源電路圖3. 運(yùn)算放大器常用電路實際使用運(yùn)算放大器時，因各類傳感器輸出電壓變化極大，放大后電壓很難正好落在放大器輸出電壓范圍內(nèi)， 且運(yùn)算放大器輸入電源電壓有其限制

8、之承受范圍限制，故需在電路上變化或補(bǔ)正。 另外放大器放大倍率亦不一定正好為所需倍率，故需外接不同阻值電阻來解決。以下是一些簡單的放大器應(yīng)用電路介紹及其電路圖。3.1緩沖電路將輸出電壓的一部份引回輸入端之動作稱為反饋，而其中將輸出電壓引回反相輸入端者稱為負(fù)反饋， 負(fù)反饋會使得整個電路的放大倍數(shù)下降，但卻能因此得到正確的電路放大倍數(shù)，且可在輸入電阻很大時，使輸出電阻變小，并且使放大頻率頻寬增大。圖 9 為放大倍數(shù)為1 倍的緩沖電路，當(dāng)a 點(diǎn)電壓為 V1 時， Vo=V1。圖 9.緩沖電路3.2非反相放大電路使用反饋方式將輸出電壓引回反相輸出端形成負(fù)反饋電路，其輸出信號與輸入同相，可得到 (1 R1

9、/R2)倍的輸出， 其電路如圖10 所示。圖中 a 點(diǎn)電位為 V1 ，流過反饋電阻R1 的電流則可得圖10.非反相放大電路3.3反相放大電路反相放大電路之接法如圖11 ，同樣是使用負(fù)反饋電路方式作動，只是此時信號由反相端輸入，故會得到與輸入端反相之輸出，當(dāng)輸入電壓V1 增大時會使得輸出電壓Vo下降。此電路可以得到 (R1/R2) 倍的輸出，當(dāng) a 點(diǎn)電位為 0V 時，其輸出電流如式 (1) 為 V1/R2 ，則圖 11.放大器應(yīng)用電路3 反相放大電路3.4差動放大電路圖 12 是能夠?qū)蓚€輸入電壓V1 、V2 之間的電壓差值放大的電路，同樣是利用將輸出電壓引回反相輸入端的負(fù)反饋電路，可以得到R1/R2倍的放大倍率。因為此電路之b點(diǎn)電位是由V2 決定，所以a 點(diǎn)與 b 點(diǎn)會有相同的輸入電壓，則通過反饋電阻R1 上的電流為故通過電阻R1 所產(chǎn)生的壓降為因為輸出電壓Vo 是 VR1 與 Vb 之和，故整理得輸出電壓為圖 12.差動放大電路3.5 I/V變換