實驗5 集成運(yùn)算放大器的基本應(yīng)用(Ⅰ)

PAGEPagePAGE2ofNUMPAGES4實驗五、集成運(yùn)算放大器的基本應(yīng)用一、實驗?zāi)康?、掌握集成運(yùn)算放大器組成的反向比例、同相求和、反相加法電路的特點(diǎn)、性能及基本運(yùn)算電路的功能。2、了解運(yùn)算放大器在實際應(yīng)用時應(yīng)考慮的一些問題，并學(xué)會對上述的測試和分析的方法。二、實驗原理集成運(yùn)算放大器是一種具有高電壓放大倍數(shù)的直接耦合多級放大電路。當(dāng)外部接入不同的線性或非線性元器件組成輸入和負(fù)反饋電路時，可以靈活地實現(xiàn)各種特定的函數(shù)關(guān)系。在線性應(yīng)用方面，可組成比例、加法、減法、積分、微分、對數(shù)等模擬運(yùn)算電路。理想運(yùn)算放大器特性在大多數(shù)情況下，將運(yùn)放視為理想運(yùn)放，就是將運(yùn)放的各項技術(shù)指標(biāo)理想化，滿足下列條件的運(yùn)算放大器稱為理想運(yùn)放。開環(huán)電壓增益Aud=∞輸入阻抗ri=∞輸出阻抗ro=0帶寬fBW=∞失調(diào)與漂移均為零等。理想運(yùn)放在線性應(yīng)用時的兩個重要特性：（1）輸出電壓UO與輸入電壓之間滿足關(guān)系式UO＝Aud（U+－U－）由于Aud=∞，而UO為有限值，因此，U+－U－≈0。即U+≈U－，稱為“虛短”。（2）由于ri=∞，故流進(jìn)運(yùn)放兩個輸入端的電流可視為零，即IIB＝0，稱為“虛斷”。這說明運(yùn)放對其前級吸取電流極小。上述兩個特性是分析理想運(yùn)放應(yīng)用電路的基本原則，可簡化運(yùn)放電路的計算。μA741引腳排列圖介紹：集成運(yùn)算放大器是一種線性集成電路，和其它半導(dǎo)體器件一樣，為了正確使用集成運(yùn)放，這里介紹他的引腳排列圖，下圖是μA741（或F007），引腳排列示意圖：μA741（或F007），引腳排列圖本實驗采用的集成運(yùn)放型號為μA741（或F007），引腳排列如上圖所示，它是八腳雙列直插式組件，②腳和③腳為反相和同相輸入端，⑥腳為輸出端，⑦腳和④腳為正、負(fù)電源端，①腳和⑤腳為失調(diào)調(diào)零端，①⑤腳之間可接入一只幾十KΩ的電位器并將滑動觸頭接到負(fù)電源端。⑧腳為空腳。一般μA741左下角有黑色一圓點(diǎn)標(biāo)志，這黑色圓點(diǎn)標(biāo)志就是①腳，也就是定位腳，根據(jù)這①腳逆時針排序到8腳。（一）、基本運(yùn)算電路1)反相比例運(yùn)算電路電路如圖7－1所示。對于理想運(yùn)放，該電路的輸出電壓與輸入電壓之間的關(guān)系為為了減小輸入級偏置電流引起的運(yùn)算誤差，在同相輸入端應(yīng)接入平衡電阻R2＝R1RF。圖7－1反相比例運(yùn)算電路圖7－2反相加法運(yùn)算電路2)反相加法電路電路如圖8－2所示，輸出電壓與輸入電壓之間的關(guān)系為R3＝R1R2RF3)同相比例運(yùn)算電路圖8－3(a)是同相比例運(yùn)算電路，它的輸出電壓與輸入電壓之間的關(guān)系為R2＝R1RF當(dāng)R1→∞時，UO＝Ui，即得到如圖7－3(b)所示的電壓跟隨器。圖中R2＝RF，用以減小漂移和起保護(hù)作用。一般RF取10KΩ，RF太小起不到保護(hù)作用，太大則影響跟隨性。(a)同相比例運(yùn)算電路(b)電壓跟隨器圖7-3同相比例運(yùn)算電路四、實驗內(nèi)容實驗前要看清運(yùn)放組件各管腳的位置；切忌正、負(fù)電源極性接反和輸出端短路，否則將會損壞集成塊。1、反相比例運(yùn)算電路1)按圖7－1連接實驗電路，接通±12V電源，輸入端對地短路，進(jìn)行調(diào)零和消振。2)輸入f＝100Hz，Ui＝0.1V的正弦交流信號，用交流毫伏表測量相應(yīng)的UO，并用示波器觀察uO和ui的相位關(guān)系，記入表7-1。表8-1Ui＝0.5V，f＝100HzUi（V）U0（V）ui波形uO波形AV實測值計算值2、同相比例運(yùn)算電路1)按圖7－3(a)連接實驗電路。實驗步驟同內(nèi)容1，將結(jié)果記入表7－2。*2)將圖7－3(a)中的R1斷開，得圖7－3(b)電路重復(fù)內(nèi)容1)。表7－2Ui＝0.5Vf＝100HzUi（V）UO(V)ui波形uO波形AV實測值計算值3、反相加法運(yùn)算電路按圖7－2連接實驗電路。調(diào)零和消振。輸入信號采用直流信號，直接使用THM-4實驗箱上的兩組可調(diào)+5V和-5V的直流電壓做為輸入信號Ui1、Ui2，實驗時要注意選擇合適的直流信號幅度以確保集成運(yùn)放工作在線性區(qū)。用直流電壓表測量輸入電壓Ui1、Ui2及輸出電壓UO，記入表7－3。表7-3Ui1(V)-0.95v-0.8v-0.70v-0.8v-0.95Ui2(V)1.43v1.52v1.70v1.63v1.52