实验七集成运算放大器的基本应用电子技术基础实验模拟数字模电

实验七集成运算放大器的基本应用电子技术基础实验模拟数字模电第1页/共20页

《模拟电子技术实验》

第2页/共20页实验四、

集成运算放大器的基本应用

主要内容

1．加深对集成运算放大器基本特性的理解;2．掌握集成运算放大器的正确使用方法；3．熟悉集成运放在基本运算电路中的应用和电路的设计方法；4．掌握集成运算放大器的安装及测试方法；第3页/共20页集成运算放大器的基本特性

集成运算放大器是一种具有高增益的多级直接耦合放大电路，从外部看，可等效成双端输入、单端输出的差分放大电路，对零漂的抑制能力很强。

集成运放即可以放大直流信号，也可以放大交流信号；具有高电压增益、低温度漂移、高共模信号抑制能力、低噪声以及输入阻抗高、输出阻抗低和频率响应好等技术特点。第4页/共20页集成运放的电压传输特性同相输入端uP：指输出电压与输入电压相位相同。反相输入端uN：指输出电压与输入电压相位相反。集成运放的电压传输特性：输出电压与输入电压的关系曲线——Aod＋－uPuNuo反相输入端同相输入端UOM－UOMuP－uNuo线性区非线性区第5页/共20页集成运放的应用

集成运算放大器的应用表现在它能构成各种运算电路。以输入电压为自变量，以输出电压作为函数。当输入电压变化时，输出电压将按一定的数学规律变化，即输出电压反映输入电压进行某种运算的结果。

由于集成运放的特性，使它在电路设计应用方面，显示了突出的优越性，已成为现代电路中一种不可缺少的基本器件。

第6页/共20页集成运放电路的构成

为实现输出电压与输入电压的某种运算关系，要求集成运放应当工作在线性区。

为稳定输出电压，均引入电压负反馈。运算电路的特征是从集成运放的输出端到其反相输入端存在反馈通路。

反馈网络＋－uPuNu0iNiPA第7页/共20页反馈网络不同与各种运算

若将电阻接入反馈通路，即可实现比例运算、加法运算、减法运算和加减运算等。若将电阻和电容接入反馈通路，即可实现微分运算、积分运算。

若将二极管和三极管接入反馈通路，即可实现对数运算、指数运算。第8页/共20页理想集成运放的特征

在一般情况下，将集成运放视为理想运放，其主要特征如下：1、开环差模电压增益无限大Avd=∞

2、差摸和共模输入电阻均为无限大Ri=∞3、输出电阻为零R0=04、开环带宽无限大，放大器本身不引入额外相移，信号传递无延迟fBW=∞

5、放大器无失调误差UOS＝0、IOS＝06、共模抑制比无限大KCMR=∞第9页/共20页理想运放在线性应用的两个重要特点1、由于理想运放Avd＝∞，u0为有限值，因而净输入电压uP－uN＝0，即uP

=uN，称为“虚短”。2、由于净输入电压为0，因为理想运放的输入电阻Ri＝∞，所以两个输入端之间的输入电流为零，即ip=iN=0，称为“虚断”。

在运算电路中，无论输入电压，还是输出电压，均对“地”而言。第10页/共20页集成运放uA741管脚图

集成运放的种类型号很多，本实验选用型号为μA741的集成运算放大器。

1脚：调零端1

2脚：反相输入端

3脚：同相输入端

4脚：负电源

5脚：调零端2

6脚：输出端

7脚：正电源

8脚：空脚

第11页/共20页使用集成运放的注意事项1、切忌正、负电源极性接反和输出短路，否则将损坏集成块。2、为消除输入失调电压和电流对输出值的影响，提高运算精度，必须进行调零。3、调零方法是：将集成运放接成所需运算电路，把信号输入端接地，用万用表DCV档测运放输出端，调节调零电位器，使万用表指示为零。当改变运算功能时应再次调零(方法同上)。第12页/共20页实验内容1．反相比例运算电路的安装与测试

反相比例运算电路的输出电压与输入电压之间的关系为：反相比例放大器的输出电压取决于RF与R1的比值。若RF＝R1时，则UO=−Ui，称为反相跟随器。第13页/共20页2．同相比例运算电路

如图所示。信号Ui从同相输入端输入，输出电压U0与输入电压Ui的关系为：

同相比例放大器的输出电压U0取决于的大小。

若RF＝0或R1→∞，则U0＝Ui。通常称为同相电压跟随器。第14页/共20页1、按图7－3在模拟实验箱上安装电路。2、首先调零，调零方法同上。3、将Ui接直流可调信号源，用直流电压表测量表

7—2中每组Ui所对应的输出电压值U0，并填入表7—2中。再计算相关数值。4、在运放输入端输入的交流信号，用示波器观察、记录输入、输出波形，并测出U0的电压值，分析结果。第15页/共20页3．反相加法器

如图所示。两输入电压可以彼此独立地通过自身输入回路的电阻转换为电流，能精确地实现代数相加运算。其输出电压为：平衡电阻R3＝若,则U0可写成：反相加法器相当于两个反相器叠加的结果。

第16页/共20页扫描方式4．减法器电路（差分运算放大器）如图所示，当运算放大器的同相端和反相端分别输入信号Ui1和Ui2时，根据叠加原理，输出电压U0是两个输入信号分别作用的代数和，即当时，则：若RF＝R1

，则第17页/共20页5．反相比例积分电路如图所示，在理想条件下，当输入端加上幅值为U的方波电压，并设u(c)=0，得：tui-u0t-V0MuiuiRC第18页/共20页

输出电压u0和t成线性关系，当t＝RC时，u0=ui。当t＞RC时，u0增大，直到－u0＝＋U0M，积分输出