《电工电子基本技能操作项目教程》课件项目二十

项目二十集成运算放大电路能力目标1．正确连接电路；2．正确连接正负电源，正确选择公共“地”；3．学会电路电压放大倍数的测量；4．对电子电路有了更为清晰的认识。知识目标1．知道反相比例运算放大器的电压放大倍数；2．知道相同比例运算放大器的电压放大倍数；3．知道用运算放大器构成的加法器、减法器；4．理解虚短、虚断的概念。集成运算放大电路项目内容与原理运算放大器是输入电阻很高、输出电阻很小，具有很高放大倍数的多级直接耦合放大器。其输入端接入微弱信号，输出端即可饱和，所以接成运算电路时必须引入较深的负反馈，形成闭环系统。运算放大器在工业自动化、测量仪表及电子技术等领域中得到了广泛的应用。通过改变反馈电路和输入电路的形式和参数，可实现信号的多种组合运算。集成运算放大电路一、反相比例运算放大电路

1、电压放大倍数如图20-1所示，信号从反相端输入则为反相比例运算放大电路，该电路的输出电压与输入电压的关系为

图20-1中，R2为平衡电阻，且R2 = R1∥Rf，Rf为负反馈电阻。由上式可知，运算放大器的放大倍数只取决于R1与Rf的比值，与运算放大器本身的参数无关，只要R1与Rf的阻值足够精确，即可保证运算放大器的运算精度。式中负号代表输入、输出电压相位相反。集成运算放大电路集成运算放大电路图20-1反相比例运算放大电路2、“虚短”与“虚断”运算放大器工作在线性放大区时，由于理想运算放大器的输入电阻趋近于无穷大，故可认为两个输入端的输入电流为零，为“虚断”，有i+

≈

i- = 0由于开环放大倍数趋近于无穷大，而输入电压是一个有限的数值，故可认为输入电压为零，为“虚短”，有u+

≈

u- = 0在反相输入时，由于同相端接“地”，因此说反相输入端的电位接近于“地”电位，它是一个不接“地”的“地”电位端，称为“虚地”。理想运算放大器的输入电阻趋近于无穷大与开环放大倍数趋近于无穷大是运算放大电路工作在线性放大区的分析依据。

注意：当集成运算放大器工作于饱和区时，i+

≈

i- = 0依然成立，但u+

≈

u-

不再成立。集成运算放大电路集成运算放大电路二、同相比例运算放大电路如图20-2所示，信号从同相端输入，即为同相比例运算放大电路。该电路的输出电压与输入电压关系为

图2中，R2为平衡电阻，且R2 = R1∥Rf，Rf为负反馈电阻。三、反相加法运算电路图20-3为反相加法运算电路，该电路的输出电压与输入电压关系为图中的RW为RW = R11∥R12∥Rf集成运算放大电路图20-2同相比例运算放大电路集成运算放大电路图20-3反向加法运算电路项目训练准备(1)运算放大器358一块；(2)双路直流稳压电源一台；(3)万用表一块；(4)示波器一台；(5)交流毫伏表一台；(6)通用实验台一台；(7)实验电路图所示元件一套；(8)导线若干。集成运算放大电路项目操作与测量(一)反相比例运算放大电路(1)按图20-1连线，使电路成为一个反相比例运算电路(Rf = 100 kW，R1 = R2 = 10 kW)。(2)调节直流稳压电源。本集成电路由双路稳压电源供电。先将稳压电源的两组输出电压都调到12V(不能超过此值，以免损坏组件)，然后关掉稳压电源。将一组电源的正极与实验板上的“+12V”接线柱相连，另一组电源的负极与实验板上的“-12V”接线柱相连，前一组电源的负极与后一组电源的正极都同实验板上的“地”相连。只有在连接好电源后再打开电源开关，才能保证电路板上同时接上

12V电压。集成运算放大电路集成运算放大电路(3)将函数信号发生器正弦波频率调到1 kHz，信号幅度按表20-1中改变，用示波器观察输入和输出波形。(4)用交流毫伏表测出输入/输出端电压幅度，测出同相输入与反相输入端电压，填入表20-1中。(5)用交流毫安表测量同相输入与反相输入端电流，填入表20-1中。(6)计算Au值，填入表20-1中。集成运算放大电路(二)同相比例运算放大电路(1)按图20-2连线，使电路成为一个同相比例运算电路(Rf = 100 kW，R1 = R2 = 10 kW)。(2)用示波器观察输入和输出波形。(3)重复反相比例运算放大器的实验步骤，按表20-1改变Ui值，测量相应的Uo值，计算Au，并填入表20-1中。集成运算放大电路反相比例运算Ui/mV1020304050Uo/V

Au

U+

U-

I+

I-

同相比例运算Ui/mV1020304050Uo/V

Au

U+

U-

I+

I-

表20-1集成运算放大电路(三)反相加法运算电路(1)按图20-3连线，使之成为反相加法运算电路(RW = 6.8 kW)。(2)用示波器观察输入和输出波形。(3)按表20-2调节电路元件参数，并测量Uo，并记录于表20-2中。

电

压

Ui1/mVUi2/mVUo/V加法运算R1 = Rf=10 k

R2 = 20k

3030

R1 =10 k

Rf = R2 = 20 k

3030

表20-2集成运算放大电路(四)异动情况观察与测量(1)按图20-1连接电路。(2)将函数信号发生器的正弦波频率调到1kHz，电压幅度调到10mV，送入反相比例运算放大器进行放大。(3)按表20-3改变电路中元件参数，测量输入/输出电压幅度，并观察波形，记于表中。元件参数输入电压输出电压输出波形备

注Rf开路

Rf = R1 = 10 kW

R2开路

表20-3集成运算放大电路(五)操作注意事项(1) ±12 V电源不能接错，且不能调过高，以免损坏集成块。(2)在每次改接电路时都必须关掉稳压电源。(3)拨、插集成运算元件应垂直用力，小心谨慎，以免损坏元件。(4)万用表只用来校正 ±12V直流电源，不能用来测量信号输入/输出大小。信号输入、输出大小由交流毫伏表进