实验五基本运算电路

1、 电气工程与自动化学院College of Electrical Engineering and Automation实验五实验五 集成运算放大器的基本运算电路集成运算放大器的基本运算电路 电气工程与自动化学院College of Electrical Engineering and Automation实验目的实验目的1了解运算放大器的性质和特点。了解运算放大器的性质和特点。2用集成运算放大器组成基本运算电路。用集成运算放大器组成基本运算电路。 电气工程与自动化学院College of Electrical Engineering and Automation实验设备与器件实验设备与器件1直

2、流稳压电源直流稳压电源 2函数信号发生器函数信号发生器 3交流毫伏表交流毫伏表 4万用表万用表 5双踪示波器双踪示波器6集成运算放大器集成运算放大器 A741 1块块 7电阻器、电容器若干电阻器、电容器若干 电气工程与自动化学院College of Electrical Engineering and Automation A741引脚排列如图引脚排列如图1-7-1所示。所示。实验原理实验原理图图1-7-1 A741 A741管脚图管脚图 电气工程与自动化学院College of Electrical Engineering and Automation1反相比例运算电路反相比例运算电路电路如

3、图电路如图1-7-2所示，假设运算放大器为理想的，此电所示，假设运算放大器为理想的，此电路的电压放大倍数为：路的电压放大倍数为：1RRVVAFioV图图172反相比例运算电路反相比例运算电路 电气工程与自动化学院College of Electrical Engineering and Automation2同相比例运算电路同相比例运算电路图图1-7-3(a)所示是同相比例运算电路，其电压放所示是同相比例运算电路，其电压放大倍数为：大倍数为：11RRVVAFioV（a） 同相比例运算电路同相比例运算电路 电气工程与自动化学院College of Electrical Engineering a

4、nd Automation当当R1，R2RF时，时， ，即得到如图，即得到如图1-7-3(b)所示的电压跟随器。所示的电压跟随器。电压跟随器的电压放大倍数为：电压跟随器的电压放大倍数为：图中的图中的R2和和RF用以减小漂移和起保护作用，用以减小漂移和起保护作用，一般一般RF取取10k，RF取得太小，起不到保护作用，取得太小，起不到保护作用，太大则影响电压跟随性。太大则影响电压跟随性。ioVV1ioVVVA（b）电压跟随器）电压跟随器 电气工程与自动化学院College of Electrical Engineering and Automation3反相加法运算电路反相加法运算电路电路如图电路

5、如图1-7-4所示，其输出电压为所示，其输出电压为:FiioRRVRVV2211图图174反相加法运算电路反相加法运算电路 电气工程与自动化学院College of Electrical Engineering and Automation4. 差动放大电路差动放大电路(减法器减法器)电路如图电路如图1-7-5所示，当所示，当 ， 时，有时，有112RRVVVFiio21RR FRR 3图图175差动放大电路差动放大电路 电气工程与自动化学院College of Electrical Engineering and Automation5积分运算电路积分运算电路在理想化条件下，输出电压为在理想

6、化条件下，输出电压为如果如果vi是幅值为是幅值为E的阶跃电压，并设的阶跃电压，并设VC(0)0，则，则 即输出电压随时间增长而线性下降。显然即输出电压随时间增长而线性下降。显然RC的数值的数值越大，达到给定的输出电压值所需的时间就越长。积越大，达到给定的输出电压值所需的时间就越长。积分输出电压所能达到的最大值受集成运放最大输出范分输出电压所能达到的最大值受集成运放最大输出范围的限值。围的限值。) 0(1)(01CtioVdtvCRtv tRCEEdtRCtvtO01 电气工程与自动化学院College of Electrical Engineering and Automation6微分运算电

7、路微分运算电路微分电路如图微分电路如图1-7-7所示。在理想条件下，输出电压所示。在理想条件下，输出电压为为dtdvRCvco图图1-7-7 微分运算电路微分运算电路 电气工程与自动化学院College of Electrical Engineering and Automation1复习教材中有关集成运算放大器构成的运算复习教材中有关集成运算放大器构成的运算电路的相关内容，简述各实验电路的工作原理。电路的相关内容，简述各实验电路的工作原理。2根据实验内容计算各电路输出电压的理论值。根据实验内容计算各电路输出电压的理论值。3自拟记录积分、微分运算电路实验数据和波自拟记录积分、微分运算电路实验数

8、据和波形的表格。形的表格。预习要求预习要求 电气工程与自动化学院College of Electrical Engineering and Automation1电路调零电路调零按图按图1-7-2接线，接线，1脚、脚、5脚之间接入一只脚之间接入一只100k的的电位器电位器RW，并将滑动触头接到负电源端。调零时，并将滑动触头接到负电源端。调零时，将输入端接地，用直流电压表测量输出电压将输入端接地，用直流电压表测量输出电压VO ，调节调节 RW ，使，使 VO =0V。以下操作中，。以下操作中， RW 应保持不应保持不变。变。 实验内容实验内容 电气工程与自动化学院College of Elect

9、rical Engineering and Automation2反相比例运算电路反相比例运算电路按图按图1-7-2接线，在电路输入端加入交流信号电接线，在电路输入端加入交流信号电压，压，f=100Hz，调节，调节Vi（有效值）的大小，测量输（有效值）的大小，测量输出电压出电压Vo，计算其电压放大倍数，填入表，计算其电压放大倍数，填入表1-7-1中。中。用双踪示波器观察输入、输出波形是否反相。用双踪示波器观察输入、输出波形是否反相。图图172反相比例运算电路反相比例运算电路 电气工程与自动化学院College of Electrical Engineering and Automation3同

10、相比例运算电路同相比例运算电路 按图按图1-7-3(a)接线，在电路输入端加入交流信号接线，在电路输入端加入交流信号电压，电压，f=100Hz，调节，调节Vi（有效值）的大小，测（有效值）的大小，测量输出电压量输出电压Vo ，计算其电压放大倍数，填入表，计算其电压放大倍数，填入表1-7-2中。用双踪示波器观察输入、输出波形是否同中。用双踪示波器观察输入、输出波形是否同相。相。 图图1-7-3（a）同相比例运算电路）同相比例运算电路 电气工程与自动化学院College of Electrical Engineering and Automation 按图按图1-7-3(b)接线，在电压跟随器输入

11、端加入接线，在电压跟随器输入端加入f=100Hz的交流信号，的交流信号， 调节调节Vi（有效值）的大小，（有效值）的大小，测量输出电压测量输出电压Vo ，计算其电压放大倍数，计算其电压放大倍数 ，填入表，填入表1-7-3中。用双踪示波器观察输入、输出波形是否中。用双踪示波器观察输入、输出波形是否跟随。跟随。图图1-7-3（b）电压跟随器）电压跟随器 电气工程与自动化学院College of Electrical Engineering and Automation 4反相加法运算电路反相加法运算电路 按图按图1-7-4接线，在输入端加直流信号，调节接线，在输入端加直流信号，调节Vi1、 Vi2

12、 的大小，用直流电压表测量输出电压的大小，用直流电压表测量输出电压 Vo ，计，计算其输出电压，填入表算其输出电压，填入表1-7-4中。中。图图174反相加法运算电路反相加法运算电路 电气工程与自动化学院College of Electrical Engineering and Automation5差动放大电路差动放大电路(减法器减法器)按图按图1-7-5接线，在输入端加直流信号，接线，在输入端加直流信号， 调节调节Vi1、 Vi2 的大小，用直流电压表测量输出电压的大小，用直流电压表测量输出电压 Vo ，填入，填入表表1-7-5中。中。图图175差动放大电路差动放大电路 电气工程与自动化学

13、院College of Electrical Engineering and Automation6积分运算电路积分运算电路 闭合闭合K，使，使VC(0)0。预先调好频率为预先调好频率为100Hz的方波信号，从的方波信号，从vi接入实验电路，再打接入实验电路，再打开开K，然后用双踪示波器观察输入、输出波形，并记录下来。，然后用双踪示波器观察输入、输出波形，并记录下来。图图177 积分实验电路积分实验电路 电气工程与自动化学院College of Electrical Engineering and Automation7微分运算电路微分运算电路按图按图1-7-7接线，在接线，在 vi 处输入频

14、率为处输入频率为100Hz的方波的方波信号，用双踪示波器观察输入、输出波形。改变信号，用双踪示波器观察输入、输出波形。改变 vi 的频率，观察输出波形的变化，并记录下各输入、的频率，观察输出波形的变化，并记录下各输入、输出波形。输出波形。 电气工程与自动化学院College of Electrical Engineering and Automation1简述各基本运算电路的工作原理。简述各基本运算电路的工作原理。2列表整理实验数据，将理论计算结果和实测列表整理实验数据，将理论计算结果和实测数据相比较，分析产生误差的原因。数据相比较，分析产生误差的原因。3分析积分、微分运算电路输入、输出波形之

15、分析积分、微分运算电路输入、输出波形之间的关系，总结电路时间常数与输出波形之间的间的关系，总结电路时间常数与输出波形之间的关系。关系。4分析讨论实验中出现的现象和问题，说明解分析讨论实验中出现的现象和问题，说明解决的办法。决的办法。实验报告要求实验报告要求 电气工程与自动化学院College of Electrical Engineering and Automation1.若将输入信号与集成运放的同相端相连，当信号正若将输入信号与集成运放的同相端相连，当信号正向增大时，运放的输出信号是正还是负？若将输入向增大时，运放的输出信号是正还是负？若将输入信号与集成运放的反相端相连，当信号正向增大时，信号与集成运放的反相端相连，当信号正向增大时，运放的输出信号是正还是负？运放的输出信号是正还是负？2在反相加法器中，如两个输入信号均采用直流信在反相加法器中，如两个输入信号均采用直流信号，并选定号，并选定Vi21V，当考虑到运算放大器的最大，当考虑到运算放大器的最大输出幅度输出幅度(12V)时，时， 的大小不应超过多少伏？的大小不应超过多少伏？3若要将方波信号变换成三角波信号，可选用哪一若要将方波信号变换成三角波信号，可选用哪一种运算电路？种运算电路？思考题思考题1 iV 电气工程与自动化学院College of Electrical Engineering and Automation注意