運(yùn)算放大電路的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)4運(yùn)算放大電路的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)一實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．加深對集成運(yùn)放基本特性的理解。

2．學(xué)習(xí)集成運(yùn)放在基本運(yùn)算電路中的設(shè)計(jì)、應(yīng)用及測試。

圖1運(yùn)放構(gòu)成的運(yùn)放電路

二、實(shí)驗(yàn)原理與設(shè)計(jì)方法集成運(yùn)放是高增益的直流放大器，若在運(yùn)算放大器的輸入端與輸出端之間加上適當(dāng)?shù)姆答伨W(wǎng)絡(luò)，便可以實(shí)現(xiàn)不同的電路功能。例如，加入線性負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)，可以實(shí)現(xiàn)信號(hào)的放大功能以及加、減、微分、積分等模擬運(yùn)算功能；加入非線性負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)，可以實(shí)現(xiàn)乘法、除法、對數(shù)等模擬運(yùn)算功能。如果加入線性或者非線性正反饋網(wǎng)絡(luò)（或?qū)⒄⒇?fù)兩種反饋形式同時(shí)加入），就可以構(gòu)成一個(gè)振蕩器產(chǎn)生各種不同的形態(tài)的模擬信號(hào)（如正弦波、三角波等）由運(yùn)算放大器和深度負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)組成的模擬運(yùn)算電路如圖1所示。

下面介紹運(yùn)算放大器的幾種基本應(yīng)用電路。1．反相比較放大器特性的研究如圖2所示，電路的輸入信號(hào)與反饋信號(hào)在反相輸入端并聯(lián)，同時(shí)輸入端接地，所以，反相比例運(yùn)算放大器是具有深度并聯(lián)負(fù)反饋放大電路。圖2反相比例放大器由于集成運(yùn)算放大器的開環(huán)增益高，A點(diǎn)近似為地電位，一般稱為虛地，因此，A點(diǎn)對地的電壓VA≈0。則(4.1)

而當(dāng)改變Rf/R1的比值，則可得到輸出反相與輸入電壓有一定比例關(guān)系的電壓值。當(dāng)Rf=R1時(shí)，V0=-Vi，電路成為一個(gè)反相跟隨器。2．減法器（差分運(yùn)算）特性的研究

圖3所示，輸入信號(hào)Vi1和Vi2分別加到放大器的反相輸入端和同相輸入端。而同相輸入端的電阻R2和R3組成分壓器，將同相輸入端的信號(hào)損耗一部分，以使得放大器對Vi1和Vi2的放大倍數(shù)的絕對值相等，以便有效地抑制輸入信號(hào)的共模分量。由圖可列出下列方程：圖3減法器如果R1＝R2＝R，Rf=R3則運(yùn)算結(jié)果簡化如下：3．反相加法器特性研究

由圖4所示，將n個(gè)模擬信號(hào)Vi1，……Vin分別通過電阻R1，……Rn加到運(yùn)放的反相輸入端，以便對n個(gè)輸入信號(hào)電壓實(shí)現(xiàn)代數(shù)加運(yùn)算。在反相加法器中，首先將各輸入電壓轉(zhuǎn)換為電流，由反相端流向反饋回路電阻Rf，經(jīng)Rf轉(zhuǎn)換為輸出電壓。圖4反相加法器由圖可得解方程組可得當(dāng)R1=R2=…=Rn=R時(shí)，則(4.3)在運(yùn)算放大器具有理想特性時(shí)，各相加項(xiàng)的比例因子僅與外部電路的電阻有關(guān)，而與放大器本身的參數(shù)無關(guān)，選擇適當(dāng)?shù)碾娮柚?，就能得到所需的比例因子，這種加法器可以達(dá)到很高的精度和穩(wěn)定性。補(bǔ)償電阻R4用來保證電路的平衡對稱，其值應(yīng)選為4．反相積分器特性研究

如圖5所示,當(dāng)輸入電壓為Vi時(shí)，在電阻R1產(chǎn)生輸入電流將向電容Cf充電；充電過程是輸入電