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1、实验运算放大器的线性运用第1页，本讲稿共15页2.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、实验任务二、实验任务2.根据模拟电路实验箱上的741741运算放大器，设计第2页，本讲稿共15页一个能实现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(741741运放、电阻、电位器)、数字万用表、导线。
2、三、实验设备三、实验设备 对该电路进行调零，写出“调零”步骤。第3页，本讲稿共15页四、实验原理及步骤四、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，因对于反相输入、同相接地的电路，因U+=0，所以所以U-=0,故称为故称为“虚地虚地”，它是，它是“虚接虚接”的一种特殊情况。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。第4页
3、，本讲稿共15页举例：下面是一个反相比例电路 当Rf=20k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。第5页，本讲稿共15页 当Rf=50k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。电压传输曲线电压传输曲线=2=2R1Rf
4、 电压传输曲线电压传输曲线=5=5R1Rf第6页，本讲稿共15页 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=-2.3V2.3V内变化，运放工作在线性区。从上图看出，对于放大倍数=2 2 的的反相比例电路，在Ui=-5.4V=-5.4V5.4V5.4V内变化时，运放工作在线性区；第7页，本讲稿共15页Off1 U U12VNC+12V Uo off2空脚空脚注意插座管脚号与芯片管脚号的区别
5、注意插座管脚号与芯片管脚号的区别第8页，本讲稿共15页uA741A741是一个带调零端子的单运放。LM324LM324则是四运放芯片,它含有四个独立的运放，共用一个15V15V电源。4Uo 4U 4U+15V 3U+3U 3Uo 1Uo 1U 1U+15V 2U+2U 2Uo 输出输出第9页，本讲稿共15页当输入Ui接入+5V+5V直流电源时，运放处于负饱和状态Uo=-=-Uom，用万用表直流20V20V档监测输出端是否为-10V-10V左右。当输入Ui接入-5V-5V直流电源时，运放处于正饱和状态Uo=+=+Uom，用万用表直流20V20V档监测输出端是否为+11V+11V左右。1.判断运放
6、好坏的简便电路 利用运放非线性应用的过零比较器电路来判断：步骤步骤:符合则确符合则确定运放是定运放是好的好的。第10页，本讲稿共15页 由于输入失调的存在，运放在输入为零时，输出并不为零。由于本次实验采用带调零端子的741741芯片做实验，所以可采用右图所示的调零电路进行调零。2.举例：Uo=2Ui的调零电路 方法：对照741741管脚图，完成Uo=2=2Ui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10k电位器使得输出为零。第11页，本讲稿共15页Ui(v)实测值0Uo(v)实测值负饱和点-Uom正饱和点+UomUo(v)理论值画出该电路
7、的传输特性曲线。3.3.Uo=3Ui的运算电路的测试验证。将-5-5V+5+5V可调电位器接入Uo=3Ui的运算电路输入端Ui，调节输入电位器，用万用表直流20V挡监测输出端，使得输出分别达到-Uom和+Uom，记录相应的Ui值。12V12V直流电源供运放直流电源供运放电电源应源应置置ONON,5V5V电源供调电源供调电压的电位器应置电压的电位器应置0N0N 继续调节电位器，使得输出在线性范围内达到负值到正值变化，记录相应的Ui、Uo数据。第12页，本讲稿共15页 4.按照所设计的Uo=2Ui1-5Ui2+3Ui3的运算电路接线，其中两个输入可用-5V+5V可调电位器,第三个输入可通过可调电阻
8、和5V电源搭建。操作方法同上。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)理论值第13页，本讲稿共15页五、实验报告要求五、实验报告要求 1.1.画出判断运放好坏电路。简要地写出实验步骤。2.2.画出Uo=2Ui调零实验电路，写出调零步骤。4.4.设计和说明Uo=2Ui1-5Ui2+3Ui3实验电路和参数，画出表格，简要写出实验的步骤。6.6.根据Uo=3Ui表格中数据，画出电路的传输特性曲线。5.5.完成表格中的数据测试。3.3.设计和说明Uo=3Ui实验电路和参数，画出表格，简要写出实验的步骤。7.7.根据测试数据，得出结论。完成思考题。第14页，本讲稿共15页六、注意事项六、注意事项注意12V12V电源接入运放uA741A741的4 4、7 7脚时不要接反，否则会烧坏运算放大器。无须调零时，可利用焊在箱内部的741741芯片(标有A1A1、A2)A2)来完成运放实验。但须注意，实验室的A1A1、A2A2芯片所需电源已与箱内12V12V电源连接，只需打开模拟实验箱上的总电源开关及箱上12V12V电源开关，就相当于A1A1、A2A2芯片供电电源已连上。做调零时，必须用插在箱内插座上的uA741A741芯片，保证调零端子的接入。注意凡是使用运放，必须先检查运放好坏。第15页，本讲稿共15页