实验. 运算放大器的线性应用

模拟电子技术实验实验2.4运算放大器的线性应用12.掌握集成运算放大器调零功能。

1.深入理解集成运算放大器工作于线性区的条件与特点。

一、实验目的

3.掌握利用集成运算放大器实现比例、加减运算电路的基本方法。

1.判断运放好坏。二、实验任务2.根据模拟电路实验箱上的741运算放大器，设计一个能实现UO=3Ui的运算电路，并要求：

用表格的形式验证UO=3Ui的运算电路，并画出电路的传输特性曲线。3.设计一个能实现UO=2Ui1-5Ui2+3Ui3的运算电路，要求用表格的形式进行验证。模拟电路实验箱(741运放、电阻、电位器)、数字万用表、导线。三、实验设备对该电路进行调零，写出“调零”步骤。四、实验原理及步骤

对于理想化了的运放，它有一个“虚断”的特点，即I+=I-=0。当理想运放工作在线性状态下时，它有一个十分突出的特点，就是“虚接”(或称“虚短”)的特点，即U+=U-对于反相输入、同相接地的电路，因U+=0，所以U-=0

,故称为“虚地”，它是“虚接”的一种特殊情况。在线性运用的电路设计时，均可利用运放这两个特点来推导输入、输出关系。要充分利用运放线性运用的公式进行设计、选择参数，以满足题目的要求。举例：下面是一个反相比例电路－当=20KΩ时，=2，随着Ui从0逐渐正向(或负向)增加，输出Uo达到负饱和值(或正饱和)值Uom

，该值大小取决于电源电压，略小于电源电压(正、负饱和值大小略有差异)，此时Ui=≈5.4V。R′平衡电阻作用：使运放同相和反相输入端对地电阻相等，处于对称与平衡工作状态，减小温漂,提高运算精度。当=50KΩ时，=5，随着Ui从0逐渐正向(或负向)增加，输出Uo达到负饱和值(或正饱和值)Uom

，Uom值的大小取决于电源电压，略小于电源电压(正、负饱和值大小略有差异)，此时Ui=≈2.3V。

电压传输曲线=2R1Rf－

电压传输曲线=5R1Rf－所以在线性运用的电路实验时，要注意输入电压的取值应保证运放工作在线性区。这说明在负反馈时运放并不一定工作在线性区。运放工作在线性区与输入电压有关。运放只有工作在深度负反馈时才工作在线性区。当运放工作在非线性区时，输出电压保持不变，其值取决于电源电压，且略小于电源电压(正、负饱和值大小略有差异)。对于放大倍数==5时，在Ui=-2.3V～2.3V内变化，运放工作在线性区。

从上图看出，对于放大倍数==2的反相比例电路，在Ui=-5.4V～5.4V内变化时，运放工作在线性区；Off1U－U＋

－12V

741管脚图调零端子741放在14个管脚的双列插座NC+12VUooff2空脚注意插座管脚号与芯片管脚号的区别电源输出同相反相输入uA741是一个带调零端子的单运放。LM324则是四运放芯片,它含有四个独立的运放，共用一个±15V电源。4Uo4U－4U+

－15V

3U+

3U－

3Uo同相输入1Uo1U－1U+＋15V

2U+

2U－

2Uo反相输入324管脚图电源输出电源当输入Ui接入+5V直流电源时，运放处于负饱和状态Uo=-Uom，用万用表直流20V挡监测输出端是否为-11V左右。传输滋特性当输入Ui接入-5V直流电源时，运放处于正饱和状态Uo=+Uom，用万用表直流20V挡监测输出端是否为+11V左右。1.判断越运放查好坏岂的简冻便电眨路利用撞运放助非线师性应犁用的最过零仍比较敞器电锻路来镇判断给：步骤:符合则确定运放是好的。由于昌输入羽失调中的存英在，晒运放倾在输读入为属零时吹，输稍出并晒不为容零。葱由于盼本次么实验患采用截带调围零端柜子的74切1芯片恰做实左验，执所以偷可采去用右朱图所匆示的长调零脑电路吐进行凉调零害。Uo=3Ui调零菜电路2.Uo=3Ui的调免零电畜路方法：对照741管脚图，完成Uo=3Ui的运算实验电路的连接后，使Ui接地，用万用表直流200mV挡监测输出是否为零，如不为零，则调节10KΩ电位器使得输出为零。Ui(v)实测值0Uo(v)实测值负饱和点-Uom正饱和点+UomUo(v)理论值画出稀该电信路的宅传输质特性盘曲线德。3.将-5状V～+5妄V可调岔电位鄙器接樱入Uo=3Ui的运拦算电陪路输入剥端Ui，调炎节输棒入电剖位器，用万鼓用表房诚直流20舟V挡监番测输哭出端含，使勤得输蒜出分青别达出到-Uom和+Uom，记录东相应泥的Ui值。直流电源中±12V电源供运放置ON,±5V电源供调电压的电位器置0N继续项调节同电位蝇器，柿使得梁输出在线教性范趋围内达岁到负欠值到昨正值档变化茅，记损录相蜓应的Ui、Uo数据著。4.按照蓄所设孕计的UO=2钢Ui1-5脆Ui2+3潮Ui3的运系算电暑路接死线，属其中刃两个弹输入木可用-5通V～+5迈V可调蜓电位醉器,第三效个输剩入可垮通过警可调拼电阻跌和±5V电源利搭建删。操婚作方腹法同争上。Ui1(v)实测值0Ui2(v)实测值Ui3(v)实测值Uo(v)实测值负饱和点-Uom正饱和点+UomUo(v)理论值五、戴实验碑报告们要求1.画出逗判断昼运放傍好坏君电路令。简要穿地写玻出实准验步洽骤。2.画出UO=3Ui调零迅实验雕电路辫，写际出调雁零步慈骤。4.设计僚和说忽明UO=2雀Ui1-5努Ui2+3凯Ui3实验登电路和参页数，画出宋表格岭，简要覆写出叔实验权的步雕骤。6.根据UO=3Ui表格茎中数累据，画出谁电路米的传皱输特风性曲蚊线。5.完成刑表格见中的裕数据陷测试所。3.设计定和说混明UO=3Ui实验妥电路和参聚数，画出苦表格趁，简要锁写出霜实验挖的步捎骤。7.根据您测试约数据旦，得皱出结董论。蛛完成编思考谊题。六、冈注意少事项注意±1毙2V电源粉接入还运放uA7渡41的4、7脚时枝不要索接反送，否稻则会肯烧坏喜运算幼放大隐器。无须障调零悦时，栏可利肿用焊弦在箱桂内部豪的74致1芯片(标有A1、A2悉)来完采成运烈放实速验。怜但须盖注意鸭，30夏4室的A1、A2芯片刮所需记电源已与箱内±1陕2V电源估连接巷，只糠需打对开模恼拟实骄验箱拣上的索总电检源开桨关及耐箱上±1号2V电源拳开关哲，就催相当绞于A1、A2芯片狸供电化电源游已连样上。芝而30伐3室的A1、A2芯片技所需膀电源秩并没与箱做调州零时腰，必窑须用踪蝶箱上漏插座同上插滋有74描1芯片隔的运幅放，伟保证坝调零家端子讯的可逮接入芹。注意迎凡是有使用庄运放孤时，浇必须也先检腿查运哭放好隆