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1、实验集成运算放大器的基本应用第1页，共11页，编辑于2022年，星期五一、预习要求一、预习要求1.复习集成运放线性应用及基本运算电路构成，根据实验内复习集成运放线性应用及基本运算电路构成，根据实验内容要求画出电路，选择元件参数，并计算各电路输出电压容要求画出电路，选择元件参数，并计算各电路输出电压理论值及有关参数。理论值及有关参数。2.在积分电路中，若在积分电路中，若R1=100K，C=4.7F，求时间常数，求时间常数=？。？。若若UI=0.5V，问要使，问要使U0=5V时，需多长时间，设时，需多长时间，设UC（0）=0。第2页，共11页，编辑于2022年，星期五二、实验目的二、实验目的1.掌
2、握运算放大器的基本应用电路的掌握运算放大器的基本应用电路的设计方法设计方法；2.掌握运算放大器基本应用电路的调试及其参数掌握运算放大器基本应用电路的调试及其参数测试方法测试方法。第3页，共11页，编辑于2022年，星期五三、实验原理三、实验原理 集成运算放大器是一个高增益、高输入阻抗的组件。若集成运算放大器是一个高增益、高输入阻抗的组件。若在其输出与输入端加上负反馈网络在其输出与输入端加上负反馈网络,则可实现不同则可实现不同运算功能运算功能的电路。如反馈网络为线性电路时，运算放大器则可实现：的电路。如反馈网络为线性电路时，运算放大器则可实现：比例、加法、减法、微分和积分等功能。如反馈网络为非线
3、比例、加法、减法、微分和积分等功能。如反馈网络为非线性电路时，运算放大器则可实现对数、乘和除等功能。性电路时，运算放大器则可实现对数、乘和除等功能。为了提高运算放大器精度，必须克服输入失调电压为了提高运算放大器精度，必须克服输入失调电压和电流的影响。调节零点和相位补偿，即和电流的影响。调节零点和相位补偿，即“调零调零”和和“消振消振”，是集成运放应用中必须注意的两个重要问题。，是集成运放应用中必须注意的两个重要问题。第4页，共11页，编辑于2022年，星期五四、实验内容四、实验内容 1.加法器加法器反相加法运算电路反相加法运算电路如图，如图，实现运算实现运算UO 10(UI1+UI2)选择选择
4、R1、R2、R3及及RF值，按表验证。值，按表验证。(RF=100K、R1=R2=10K，R35.1K)UI1（V）U（V）U0计算值计算值 U0实验值实验值0.20.50.5 0.2 0.3 0.5UI1U0RFRW 100KUI2R1R2R3+12V12V+-第5页，共11页，编辑于2022年，星期五 注意：注意：运算电路运算电路UI1和和UI2采用直流小信号，一般要求采用直流小信号，一般要求 UI1+UI2 1V。实验时，输入直流小信号由模拟实验箱配置直流小信号源提实验时，输入直流小信号由模拟实验箱配置直流小信号源提供，通过调整电位器获得需要直流电压小信号（供，通过调整电位器获得需要直流
5、电压小信号（0.5V0.5V）。注意选择合适的直流信号幅度以确保集成运放工作在线）。注意选择合适的直流信号幅度以确保集成运放工作在线性区，用直流电压表测量不同组别输入电压性区，用直流电压表测量不同组别输入电压UI1和和UI2及输出电压及输出电压Uo。可调直流小信号源及原理电路图可调直流小信号源及原理电路图 第6页，共11页，编辑于2022年，星期五2.减法器减法器 实现减法运算实现减法运算电路如图电路如图 若实现运算：若实现运算：UO=10（UI2 UI1）选择选择R1、R2、R3、RF之值。并按表验证之值。并按表验证之。之。注意：注意：要求要求 UI2-UI1 1V。(设设RF=100K,R
6、1=10K)RW 100KUI2U0UI1R1R2R3+12V12V+RF+-UI1（V）UI2（V）U0计算值计算值U0实验值实验值0.50.70.40.3 0.2 0.3第7页，共11页，编辑于2022年，星期五3.积分运算电路积分运算电路实验电路如图。实验电路如图。(1)输入正弦信号，输入正弦信号，幅度幅度2V，f=500Hz和和f=1KHz。用双踪示。用双踪示波器观察记录波器观察记录UO与与Ui的波形幅度和相位，分的波形幅度和相位，分析是否符合积分关系。析是否符合积分关系。RF 1MUIU0R1R3RW 100K+12V12V+C 0.1F+-+-10K10K第8页，共11页，编辑于2
7、022年，星期五 (2)输入方波信号，峰峰值幅度为输入方波信号，峰峰值幅度为2V，频率，频率 f=500Hz。令当。令当UO=0V（或（或UC（0）=0V）时，）时，t=0。计算。计算t=0.5ms、1.5ms、2.5ms时的时的UO值值。并画出对应的。并画出对应的UO波形。波形。用双踪示波器观察用双踪示波器观察记录记录UO的波形。的波形。注意相位和幅度，注意相位和幅度，将计算值画出的将计算值画出的波形与实测的波形与实测的UO波形对比是否一波形对比是否一致，为什么？致，为什么？UI（V）1V-1V1VUO000.51.52.50.51.52.5t/mst/ms-1V第9页，共11页，编辑于20
8、22年，星期五4.4.微分运算电路（选做微分运算电路（选做)微分电路如图所示，当运算放大器的开环增益足够大时微分电路如图所示，当运算放大器的开环增益足够大时:i i1 1 (t)=C(t)=C dudui i(t)/dt,(t)/dt,uo(t)=-Ruo(t)=-RF Fi iF F(t)=-R(t)=-RF FCduCdui i(t)/dt(t)/dt，实实现现了了输输出出电电压压与与输输入入电电压压的的微微分分关关系系。当当输输入入电电压压u ui i(t)(t)U Um msintsint时时，输输出出电电压压u uo(t)o(t)=U=Um mRRF F Ccost Ccost。实际
9、电路应在实际电路应在C2两端并联电阻两端并联电阻R2，在，在C1一端串入电阻一端串入电阻R1，解决直流漂移、解决直流漂移、高频噪声等问题。高频噪声等问题。分别输入正弦信号和三角波信号，用双踪示波器观察记录输入和输出波形，分别输入正弦信号和三角波信号，用双踪示波器观察记录输入和输出波形，分析之间关系。分析之间关系。第10页，共11页，编辑于2022年，星期五五、实验报告五、实验报告1.根据实验内容要求画出电路，选择元件参数，并计算根据实验内容要求画出电路，选择元件参数，并计算各电路输出电压理论值，把实验测量值与理论值比较，各电路输出电压理论值，把实验测量值与理论值比较，说明实验电路的功能。说明实验电路的功能。2.在积分电路中，对应输入正弦信号和方波信号，分别画出在积分电路中，对应输入正弦信号和方波信号，分别画出输出电压输出电压UO的波形，分析二者的幅值和相位是否符合积的波形，分析二者的幅值和相位是否符合积分关系，并从理论上说明为什么。分关系，并从理论上说明为什么。3.分析说明产生误差的原因，提出你对提高运算精度的措分析说明产生误差的原因，提出你对提高运算精度的措施和想法。施和想法。第11页，共11页，编辑于2022年，星期五