实验四加减运算和积分微分电路讲稿

1、加加 减减 运运 算算 电电 路路 和和积积 分分 与与 微微 分分 电电 路路 常用电子元器件的识别和检测常用电子元器件的识别和检测 模拟电子技术基础实验模拟电子技术基础实验一、实一、实 验目的验目的二、实二、实 验原理验原理三、实验内容三、实验内容四、实验报告要求四、实验报告要求 实验六实验六 积分运算电路积分运算电路 模拟电子技术基础实验模拟电子技术基础实验1 1 进一步了解运算放大器用作加法器、减法器、进一步了解运算放大器用作加法器、减法器、积积分器、微分器分器、微分器的工作原理及运算功能；的工作原理及运算功能；2 2 能根据一定的技术指标要求设计加减运算电路和能根据一定的技术指标要求

2、设计加减运算电路和积分积分运算电路运算电路；3 3 掌握由集成运放构成加减运算电路、掌握由集成运放构成加减运算电路、积分运算电积分运算电路路的安装及调测方法。的安装及调测方法。一一 实验目的实验目的 实验六实验六 积分运算电路积分运算电路 模拟电子技术基础实验模拟电子技术基础实验三三 实验原理实验原理开环电压增益开环电压增益A Audud=输入阻抗输入阻抗r ri i=输出阻抗输出阻抗r ro o=0=0带宽带宽 f fBWBW=失调与漂移失调与漂移 0 0线性应用时的两个重要特性：线性应用时的两个重要特性： “虚短虚短” U+U “虚断虚断” IIB0 理想运放理想运放: :集成运算放大器线

3、性应用集成运算放大器线性应用: : 可组成比例、加法、减法、积分、微分、对数等模可组成比例、加法、减法、积分、微分、对数等模拟运算电路。拟运算电路。 实验六实验六 积分运算电路积分运算电路 模拟电子技术基础实验模拟电子技术基础实验1) 1) 反相比例运算电路反相比例运算电路图1 反相比例运算电路 i1FOURRU 实验六实验六 积分运算电路积分运算电路 模拟电子技术基础实验模拟电子技术基础实验2)2)反相加法电路反相加法电路图2 反相加法电路)URRURR(Ui22Fi11FOR3R1 / R2 / RF 实验六实验六 积分运算电路积分运算电路 模拟电子技术基础实验模拟电子技术基础实验 3)

4、同相比例运算电路同相比例运算电路 图3 同相比例运算电路 i1FO)URR(1UR2R1 / RF 实验六实验六 积分运算电路积分运算电路 模拟电子技术基础实验模拟电子技术基础实验4) 差动放大电路（减法器）差动放大电路（减法器） 当R1R2，R3RF时， )U(URRUi1i21FO图4 减法运算电路图 实验六实验六 积分运算电路积分运算电路 模拟电子技术基础实验模拟电子技术基础实验5 5） 加减法运算电路加减法运算电路图5 单运放加减运算电路)2211()4433( ) 11 (0UiRRFUiRRFRUiRUiRPRRFU 式中 R1= R1/R2 RP= R3/R4/R5RP= R1/

5、 RF,)22114433(0RUiRUiRUiRUiRFU 实验六实验六 积分运算电路积分运算电路 模拟电子技术基础实验模拟电子技术基础实验设计电路方法：设计电路方法：先画出电路，应用运放的理想化条件、先画出电路，应用运放的理想化条件、两输入端等效电阻两输入端等效电阻和电路分和电路分析析 理论推理论推 导出输出和输入之间的关系；导出输出和输入之间的关系；验证运放两输入端等效电阻是否相等；验证运放两输入端等效电阻是否相等；运算放大器通常采用通用型：运算放大器通常采用通用型：741 741 或或324324；电阻的取值通常在电阻的取值通常在 几几K K几百几百K K之间，不宜过大或过小。之间，不

6、宜过大或过小。电容值通常在电容值通常在1000PF1000PF220uF220uF之间，也不宜过大或过小。之间，也不宜过大或过小。 实验六实验六 积分运算电路积分运算电路 模拟电子技术基础实验模拟电子技术基础实验dtiCicdtCUUUcI110RuiRUuiiIuidtRCdtiCucuI110tURCdtURCuII110因为因为 i iI I = ic = ic电容两端电压为：电容两端电压为： 又又则则当当uiui为一恒定量为一恒定量U UI I时时 输出输出UoUo为输入为输入U UI I对时间的积分。对时间的积分。图1 反相积分电路6 6） 反相积分电路反相积分电路 实验六实验六 积

7、分运算电路积分运算电路 模拟电子技术基础实验模拟电子技术基础实验 输入输入uiui为矩形波时，则输出为三角波。为矩形波时，则输出为三角波。 实际电路中通常在实际电路中通常在C C的两端再并联一个电阻的两端再并联一个电阻RfRf，用以防止，用以防止积分漂移所造成的漂移或截止现象，积分漂移所造成的漂移或截止现象，RfRf 10R 10R 。 实验六实验六 积分运算电路积分运算电路 模拟电子技术基础实验模拟电子技术基础实验 1 1、 设计运算放大器电路，使其输出为设计运算放大器电路，使其输出为 U0=10Ui1+2Ui2-4Ui3U0=10Ui1+2Ui2-4Ui3 采用单运放完成，至少验证三组输入

8、情况采用单运放完成，至少验证三组输入情况 时的输出电压。时的输出电压。 2 2、 设计一个积分运算电路设计一个积分运算电路, ,当输入信号为当输入信号为1.5V1.5V阶跃电压时阶跃电压时, ,其其 输出产生斜波电压输出产生斜波电压, ,要求输出在要求输出在20S20S时线性下降到时线性下降到 -9V-9V。三、 实验内容 实验六实验六 积分运算电路积分运算电路 模拟电子技术基础实验模拟电子技术基础实验设计过程：根据要求 原始图先暂不考虑R4，并设R1 / R2 = R3 / RF ，根据运放的理想化条件可推出 设计提示一设计提示一 实验六实验六 积分运算电路积分运算电路 模拟电子技术基础实验

9、模拟电子技术基础实验3322110ViRRFViRRFViRRFV 取RF=30K，由30/R1 = 10 30/ R2 = 2 30/R3 = 4 得 R1=3K R2=15K R3=7.5K 但验算 R1 / R2 R3 / RF 故应在反相端接上 R4 使得 R1 / R2 = R3 / RF / R4 推导出输入输出关系式仍然为上式 R1、R2、R3、RF 取值仍然同前（注：取值不是唯一 ！） 由 R1 / R2 = R3 / RF / R4 得 R4 = 4. 3K 实验六实验六 积分运算电路积分运算电路 模拟电子技术基础实验模拟电子技术基础实验 设计提示二设计提示二R1限流电阻，R

10、f积分漂移泄放电阻（防止积分漂移造成输出饱和和截止现象，为减少误差 Rf 大于 10R1，R2为平衡电阻，C1为积分电容。 实验六实验六 积分运算电路积分运算电路 模拟电子技术基础实验模拟电子技术基础实验 设计过程： U0 / t = -UI / RC t=20S U0 = -9V UI = 1.5V 如果取 C1 =100uF 得 R1=33.3K Rf 取 1000K，R2= R1 / Rf = 32K UI = 1.5V 由电位器从12V分压得 实验过程：线搭好后，用直流电压表（万用表）监测输出 负电压，通电记时（1.5V、+ / -12V同时加上）， 在约20S时，输出为9V。 注：1、运放周围R、C取值适中； 2、参数取值并非唯一； 实验六实验六 积分运算电路积分运算电路 模拟电子技术基础实验模拟电子技术基础实验四四 实验报告要