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1、集成运算放大电路的集成运算放大电路的应用设计应用设计本讲稿第一页，共三十一页实验目的实验目的加深对集成运算放大器的工作原理和基本特性的加深对集成运算放大器的工作原理和基本特性的理解。理解。熟悉集成运算放大器在模拟运算方面的应用。熟悉集成运算放大器在模拟运算方面的应用。掌握集成运算电路的设计方法和调试技巧，学习掌握集成运算电路的设计方法和调试技巧，学习电路故障的排除方法。电路故障的排除方法。本讲稿第二页，共三十一页设计任务设计任务11设计题一设计题一 用集成运算放大器设计一电路用集成运算放大器设计一电路,实现实现vo=3vi1-2vi2（vi1、2vi2是交流信号）的运算功能。是交流信号）的运算
2、功能。指标要求指标要求:Rif100k。本讲稿第三页，共三十一页设计任务设计任务22设计题二：设计题二：用集成运算放大器设计一交流放大电路。在负用集成运算放大器设计一交流放大电路。在负载载RL=2k的条件下，满足以下指标要求：的条件下，满足以下指标要求：（1）Av=1000；（2）输入电阻）输入电阻Ri20K；（3）工作频率）工作频率50Hz10kHz。本讲稿第四页，共三十一页电路方案设计电路方案设计1 1、阅读、阅读、阅读、阅读LM324LM324或或或或741741的技术资料，熟悉其基的技术资料，熟悉其基的技术资料，熟悉其基的技术资料，熟悉其基本应用电路；本应用电路；本应用电路；本应用电路
3、；2 2、确定使用多少级放大电路及其放大类型，、确定使用多少级放大电路及其放大类型，、确定使用多少级放大电路及其放大类型，、确定使用多少级放大电路及其放大类型，绘制原理框图。绘制原理框图。绘制原理框图。绘制原理框图。3 3、单元电路设计，参数计算和元件选择。先、单元电路设计，参数计算和元件选择。先、单元电路设计，参数计算和元件选择。先、单元电路设计，参数计算和元件选择。先设计直流部分（包括偏置电路的设计），再设计直流部分（包括偏置电路的设计），再设计直流部分（包括偏置电路的设计），再设计直流部分（包括偏置电路的设计），再设计交流部分（包括输入电阻和反馈支路的设计交流部分（包括输入电阻和反馈支路
4、的设计交流部分（包括输入电阻和反馈支路的设计交流部分（包括输入电阻和反馈支路的设计等）。设计等）。设计等）。设计等）。本讲稿第五页，共三十一页实验指南实验指南分析条件与需求分析条件与需求静态工作点测试静态工作点测试整机动态功能测试整机动态功能测试确定电路形式与参数确定电路形式与参数单级动态功能测试单级动态功能测试整机性能测试整机性能测试电路微调与电路确定电路微调与电路确定本讲稿第六页，共三十一页设计题一提示设计题一提示（1 1）由于输入信号是交流信号，所以给运放集成电路的供）由于输入信号是交流信号，所以给运放集成电路的供）由于输入信号是交流信号，所以给运放集成电路的供）由于输入信号是交流信号，
5、所以给运放集成电路的供电方式采用单、双电源供电均可。当采用单电源供电时，输电方式采用单、双电源供电均可。当采用单电源供电时，输电方式采用单、双电源供电均可。当采用单电源供电时，输电方式采用单、双电源供电均可。当采用单电源供电时，输入、输出端都必须加隔直电容，并注意直流偏置电路的设入、输出端都必须加隔直电容，并注意直流偏置电路的设入、输出端都必须加隔直电容，并注意直流偏置电路的设入、输出端都必须加隔直电容，并注意直流偏置电路的设计；当采用双电源供电时，同相输入端必须接阻值合适的电计；当采用双电源供电时，同相输入端必须接阻值合适的电计；当采用双电源供电时，同相输入端必须接阻值合适的电计；当采用双电
6、源供电时，同相输入端必须接阻值合适的电阻到地，以获得运放同相输入端和反相输入端静态平衡。阻到地，以获得运放同相输入端和反相输入端静态平衡。阻到地，以获得运放同相输入端和反相输入端静态平衡。阻到地，以获得运放同相输入端和反相输入端静态平衡。单电源供电模式单电源供电模式双电源供电模式双电源供电模式本讲稿第七页，共三十一页设计题一提示设计题一提示（2）电路形式可采用单运放的差动输入减法电路或）电路形式可采用单运放的差动输入减法电路或双运放的反相求和电路。双运放的反相求和电路。（3）vi1和和vi2是同频同相的两个输入信号，可由分是同频同相的两个输入信号，可由分压电路获得。例如：压电路获得。例如：分压
7、电路分压电路本讲稿第八页，共三十一页本讲稿第九页，共三十一页设计任务设计任务11设计题一设计题一 用集成运算放大器设计一电路用集成运算放大器设计一电路,实现实现vo=3vi1-2vi2（vi1、2vi2是交流信号）的运算功能。是交流信号）的运算功能。指标要求指标要求:Rif100k。本讲稿第十页，共三十一页本讲稿第十一页，共三十一页V Vi1i1 V Vi2i2 理论理论V Voppopp 实测实测V Voppopp 本讲稿第十二页，共三十一页741的内部管脚图管脚排布1 空载2 反相输入端3 同相输入端4 -15V5 空载6 输出7 +15V 不要接反！不要接反！8 空载连接：连接：先用连线
8、引出至接线孔，再插电阻。先用连线引出至接线孔，再插电阻。本讲稿第十三页，共三十一页输入信号输入信号u ui i的获得的获得：交流交流信号信号从从函数信号发生器函数信号发生器获得，注意函数信号发生器输获得，注意函数信号发生器输出的是出的是峰峰值峰峰值，为为有效值有效值的的2.8282.828倍倍，为为幅值幅值的的2 2倍倍。直流信号直流信号分别从实验箱左下部的两个可调的直流信号源获得。注分别从实验箱左下部的两个可调的直流信号源获得。注意调节信号大小时要接上运放并反复调节至两个信号均为要求的意调节信号大小时要接上运放并反复调节至两个信号均为要求的值，再测输出信号值，再测输出信号。本讲稿第十四页，共
9、三十一页本讲稿第十五页，共三十一页uA741 在没有元器件的位置插电阻在没有元器件的位置插电阻接接15V直流电源直流电源IC座座直流信号源本讲稿第十六页，共三十一页 本讲稿第十七页，共三十一页本讲稿第十八页，共三十一页电阻的测量电阻的测量测量电阻时测量电阻时,可用万用表的欧姆档可用万用表的欧姆档 进行测量进行测量 将万用表的两指针接在电阻两端将万用表的两指针接在电阻两端,直接读取示数直接读取示数.若示数为若示数为00.00,00.00,并不断跳到并不断跳到,即电阻阻值超过量程即电阻阻值超过量程,应选应选用更大量程测量用更大量程测量本讲稿第十九页，共三十一页设计题二提示设计题二提示（1 1）该题
10、对放大倍数的要求较高，由于反相输入）该题对放大倍数的要求较高，由于反相输入）该题对放大倍数的要求较高，由于反相输入）该题对放大倍数的要求较高，由于反相输入放大电路的放大倍数一般在放大电路的放大倍数一般在放大电路的放大倍数一般在放大电路的放大倍数一般在0.10.1100100之间，同相输之间，同相输之间，同相输之间，同相输入放大电路在入放大电路在入放大电路在入放大电路在1 1100100之间，为了达到放大倍数的要之间，为了达到放大倍数的要之间，为了达到放大倍数的要之间，为了达到放大倍数的要求，该电路至少由两级放大电路组成。求，该电路至少由两级放大电路组成。求，该电路至少由两级放大电路组成。求，该
11、电路至少由两级放大电路组成。（2 2）在选择集成运算放大器时，第一级是小信号）在选择集成运算放大器时，第一级是小信号）在选择集成运算放大器时，第一级是小信号）在选择集成运算放大器时，第一级是小信号放大，考虑满足其频带宽度即可，第二级输入信号放大，考虑满足其频带宽度即可，第二级输入信号放大，考虑满足其频带宽度即可，第二级输入信号放大，考虑满足其频带宽度即可，第二级输入信号幅度较大，除考虑其频带宽度外，还要考虑其转换幅度较大，除考虑其频带宽度外，还要考虑其转换幅度较大，除考虑其频带宽度外，还要考虑其转换幅度较大，除考虑其频带宽度外，还要考虑其转换速率。速率。速率。速率。本讲稿第二十页，共三十一页用
12、信号发生器产生1000HZ,的正弦信号函数发生器的使用函数发生器的使用用信号发生器产生2V的正弦信号正弦信号输出信号本讲稿第二十一页，共三十一页本讲稿第二十二页，共三十一页uiuiuo1uo1uo2uo2AU=UO2/UIAU=UO2/UI本讲稿第二十三页，共三十一页实验内容实验内容1.运放在静态情况下，测出运放在静态情况下，测出LM324 VO、V+、V-的直流电压。的直流电压。令令Vi1=Vi2=0,即即无交流输入无交流输入V-VOV+V+V+V-V-VoVo或本讲稿第二十四页，共三十一页本讲稿第二十五页，共三十一页3.反相加法运算电路反相加法运算电路设计要求 u uo o=-(2=-(2
13、u ui1i1+5+5u ui2)反馈电阻Rf为100千欧其输入输出关系为其输入输出关系为:uo=(ui1Rf/R1+ui2Rf/R2)ui 画出相应电路图画出相应电路图,标注元件参数标注元件参数输入输入ui测量测量uo 完成完成测量内容测量内容 表表-2100k本讲稿第二十六页，共三十一页本讲稿第二十七页，共三十一页反相加法运算电路测量内容反相加法运算电路测量内容：u ui1i1(V)(V)0.50.5-1-1u ui2i2(V)(V)0.50.50.50.5u u0 0(V)(V)测量值测量值u u0 0(V)(V)理论值理论值表表-2uo=-(2ui1+5ui2)本讲稿第二十八页，共三十
14、一页2.2.验证运算关系：验证运算关系：验证运算关系：验证运算关系：(V(Vo o=3V=3Vi1i1-2V-2Vi2i2）V Vi1i1 V Vi2i2 理论理论V Voppopp 实测实测V Voppopp 输入、输出波形输入、输出波形 2V2Vpppp 1V1Vpppp 1V1Vpppp2V2Vpppp两输入信号对调本讲稿第二十九页，共三十一页、研究变化关系、研究变化关系 把减法电路变成比例放大电路，（把其中一个输入端接地）。把减法电路变成比例放大电路，（把其中一个输入端接地）。输入端接地输入端接地输入端接地输入端接地电源电源关关系系频率频率关关系系负载负载关关系系V Vcc V Vop
15、pf fV VoppR RL V Vopp6 61K1K3003009 910K10K1K1K121250K50K 本讲稿第三十页，共三十一页调节方法调节方法改变电源电压为改变电源电压为6V（9V、12V），逐渐增大输入电压，使），逐渐增大输入电压，使输出电压波形出现最大不失真。输出电压波形出现最大不失真。改变输入信号频率为改变输入信号频率为1K(10K、50K)，逐渐增大输入电压，使输出电压波形为锯齿波，逐渐增大输入电压，使输出电压波形为锯齿波，然后减小输入电压，使输出电压波形为然后减小输入电压，使输出电压波形为最大不失真正弦波最大不失真正弦波改变负载为改变负载为300(1K、)，逐渐增大输入电压，使输出电压波形出现，逐渐增大输入电压，使输出电压波形出现最大不失真最大不失真1.1.改变电源电压，改变电源电压，改变电源电压，改变电源电压，增大输出电压后的波形增大输出电压后的波形增大输出电压后的波形增大输出电压后的波形3.3.改变负载改变负载改变负载改变负载增大输出电压后的波形增大输出电压后的波形增大输出电压后的波形增大输出电压后的波形最大不失真正弦波最大不失真正弦波.改变输入电压频率，改变输入电压频率，改变输入电压频率，改变输入电压频率，增大输出电压后的波形增大输出电压后的波形增大输出电压后的波形增大输出电压后的波形减小输入电压减小输入电压本讲稿第三十一页，共三十一页