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1、实验六 集成运放基本运算电路的分析与设计第1页，本讲稿共19页 1 1掌握使用集成运算放大器构成掌握使用集成运算放大器构成反相输入比例运算电路、同相输反相输入比例运算电路、同相输入比例运算电路、反相输入求和入比例运算电路、反相输入求和运算电路、减法运算电路的方法；运算电路、减法运算电路的方法；2 2进一步熟悉该基本运算电路的进一步熟悉该基本运算电路的输出与输入之间的关系。输出与输入之间的关系。实验目的实验目的实验目的实验目的实验原理实验原理实验原理实验原理实验内容实验内容实验内容实验内容实验仪器实验仪器实验仪器实验仪器注意事项注意事项注意事项注意事项一、实验目的一、实验目的实验报告实验报告实验
2、报告实验报告思思思思 考考考考 题题题题第2页，本讲稿共19页运放的构成运放的构成 运放的特点运放的特点二、实验原理二、实验原理电路符号及封装形式电路符号及封装形式运算放大器放大原理运算放大器放大原理实验目的实验目的实验目的实验目的实验原理实验原理实验原理实验原理实验内容实验内容实验内容实验内容实验仪器实验仪器实验仪器实验仪器注意事项注意事项注意事项注意事项实验报告实验报告实验报告实验报告思思思思 考考考考 题题题题第3页，本讲稿共19页运算放大器是高增益、低漂移的直流放大器运算放大器是高增益、低漂移的直流放大器运算放大器是高增益、低漂移的直流放大器运算放大器是高增益、低漂移的直流放大器。输输
3、输输 入入入入 级级级级：由差放构成。可减小零点漂移和抑制干扰。：由差放构成。可减小零点漂移和抑制干扰。：由差放构成。可减小零点漂移和抑制干扰。：由差放构成。可减小零点漂移和抑制干扰。中中中中 间间间间 级级级级：共射放大电路。用于电压放大。：共射放大电路。用于电压放大。：共射放大电路。用于电压放大。：共射放大电路。用于电压放大。输输输输 出出出出 级级级级：互补对称电路。降低输出电阻，提高带载能力。：互补对称电路。降低输出电阻，提高带载能力。：互补对称电路。降低输出电阻，提高带载能力。：互补对称电路。降低输出电阻，提高带载能力。偏置电路偏置电路偏置电路偏置电路：由恒流源电路构成。确定运放各级
4、的静态工作点。：由恒流源电路构成。确定运放各级的静态工作点。：由恒流源电路构成。确定运放各级的静态工作点。：由恒流源电路构成。确定运放各级的静态工作点。输入级中间级偏置 电路输出级输入端输入端输出端输出端返回运放的构成运放的构成第4页，本讲稿共19页返回 实际运放具有高增益实际运放具有高增益实际运放具有高增益实际运放具有高增益 、低漂移、高输出阻抗、低输出、低漂移、高输出阻抗、低输出、低漂移、高输出阻抗、低输出、低漂移、高输出阻抗、低输出 阻抗、阻抗、阻抗、阻抗、可靠性高的特点可靠性高的特点可靠性高的特点可靠性高的特点 ，因此可以视其为理想器件。运放的理想参数：，因此可以视其为理想器件。运放的
5、理想参数：，因此可以视其为理想器件。运放的理想参数：，因此可以视其为理想器件。运放的理想参数：（1 1）开环电压增益）开环电压增益）开环电压增益）开环电压增益 A Avdvd=；（2 2）输入电阻）输入电阻）输入电阻）输入电阻 R Ridid=，R Ricic=；（3 3）输出电阻）输出电阻）输出电阻）输出电阻 R Ro o=0 =0；（4 4）开环带宽）开环带宽）开环带宽）开环带宽 BW=BW=；（5 5）共模抑制比）共模抑制比）共模抑制比）共模抑制比 K KCMRCMR=；（6 6）失调电压、电流）失调电压、电流）失调电压、电流）失调电压、电流 V Vioio=0=0、I Iioio=0=
6、0。根据分析时理想运放的条件根据分析时理想运放的条件 ，得出两个重要结论：，得出两个重要结论：虚短路：虚短路：虚开路：虚开路：运放的特点运放的特点第5页，本讲稿共19页返回 V V+Vo AoVV+Vo以典型的以典型的 LM324为例为例：2、6、9、13反相输入端反相输入端 3、5、10、12同相输入端同相输入端 1、7、8、14输出端输出端 4正电源端正电源端 11负电源端负电源端集成运算放大器的电路符号集成运算放大器的电路符号1 2 3 4 5 6 7 LM324 14 13 12 11 10 9 8第6页，本讲稿共19页集成运算放大器的放大原理集成运算放大器的放大原理反相比例运算放大器
7、反相比例运算放大器RFR1RPViVoi1i2i1=i2同相比例运算放大器同相比例运算放大器RFi2R1RPViVoi1返回第7页，本讲稿共19页三、实三、实 验验 仪仪 器器1 1、模拟实验箱、模拟实验箱2 2、数字万用表、数字万用表 3 3、运算放大器、运算放大器LM324LM3244 4、10K10K、20K20K、100K100K的电的电阻若干阻若干5 5、模拟实验箱上有滑动模拟实验箱上有滑动变阻器可供同学使用变阻器可供同学使用 实验目的实验目的实验目的实验目的实验原理实验原理实验原理实验原理实验仪器实验仪器实验仪器实验仪器实验内容实验内容实验内容实验内容注意事项注意事项注意事项注意事
8、项实验报告实验报告实验报告实验报告思思思思 考考考考 题题题题第8页，本讲稿共19页1.1.反相比例放大器反相比例放大器反相比例放大器反相比例放大器2.同相比例放大器同相比例放大器3.反相输入求和运算反相输入求和运算 四、实验内容四、实验内容 4.减法运算减法运算 12348765实验目的实验目的实验目的实验目的实验原理实验原理实验原理实验原理实验仪器实验仪器实验仪器实验仪器实验内容实验内容实验内容实验内容注意事项注意事项注意事项注意事项实验报告实验报告实验报告实验报告思思思思 考考考考 题题题题第9页，本讲稿共19页1.反相比例放大器反相比例放大器实实 验验 内内 容容 按实验原理中所示电路
9、接线，接通电源。按实验原理中所示电路接线，接通电源。从实验箱的直流信号源引入输入信号从实验箱的直流信号源引入输入信号U Ui i，测，测量对应的输出信号量对应的输出信号U UO O的值，算出的值，算出A AV V，将，将实验值与理论值相比较，分析误差产生实验值与理论值相比较，分析误差产生的原因。的原因。Ui(V)0.51.00.51.0UO(V)AV实验值实验值AV计计算算值值实验目的实验目的实验目的实验目的实验原理实验原理实验原理实验原理实验仪器实验仪器实验仪器实验仪器实验内容实验内容实验内容实验内容注意事项注意事项注意事项注意事项实验报告实验报告实验报告实验报告思思思思 考考考考 题题题题
10、第10页，本讲稿共19页2.同相输入比例运算同相输入比例运算 参参照照反反相相输输入入比比例例运运算算的的电电路路，用用给给定定的的元元器器件件自自行行设设计计比比比比例例例例系系系系数数数数为为为为6 6的的同同相相比比例例运运算算电电路路，设设计计出出相相应应的的电电路路图图及及表表格格，请请给给出出四四组组数数据据。并并将将测测量量值值与与设设计计要要求求进进行行比比较较，如果误差较大，修改电路。如果误差较大，修改电路。输输入入电电压压不不能能过过大大，要要保保证证运运放放工作在线性区。工作在线性区。实实 验验 内内 容容实验目的实验目的实验目的实验目的实验原理实验原理实验原理实验原理实
11、验仪器实验仪器实验仪器实验仪器实验内容实验内容实验内容实验内容注意事项注意事项注意事项注意事项实验报告实验报告实验报告实验报告思思思思 考考考考 题题题题第11页，本讲稿共19页实实 验验 内内 容容 按实验原理中所示电路接线，接通电源。按实验原理中所示电路接线，接通电源。按实验原理中所示电路接线，接通电源。按实验原理中所示电路接线，接通电源。从实验箱的直流信号源引入输入信号从实验箱的直流信号源引入输入信号从实验箱的直流信号源引入输入信号从实验箱的直流信号源引入输入信号U U U Ui i i i，测，测，测，测量对应的输出信号量对应的输出信号量对应的输出信号量对应的输出信号U U U UO
12、O O O的值，算出的值，算出的值，算出的值，算出A A A AV V V V，将实，将实，将实，将实验值与理论值相比较，分析误差产生的原因。验值与理论值相比较，分析误差产生的原因。验值与理论值相比较，分析误差产生的原因。验值与理论值相比较，分析误差产生的原因。3.反相输入求和运算反相输入求和运算Ui1(V)0.50.50.50.5Ui2(V)1111UO实验值实验值(V)UO计计算算值值(V)实验目的实验目的实验目的实验目的实验原理实验原理实验原理实验原理实验仪器实验仪器实验仪器实验仪器实验内容实验内容实验内容实验内容注意事项注意事项注意事项注意事项实验报告实验报告实验报告实验报告思思思思
13、考考考考 题题题题第12页，本讲稿共19页4.减法运算减法运算 参参参参照照照照反反反反相相相相输输输输入入入入求求求求和和和和运运运运算算算算的的的的电电电电路路路路，用用用用给给给给定定定定的的的的元元元元器器器器件件件件自自自自行行行行设设设设计计计计比比例例系系数数为为5 5的的减减法法运运算算电电路路，设设计计出出减减法法运运算算的的电电路路图图及及相相应应的的表表格格，请请给给出出四四组组数数据据。并并将将测测量量值值与与设设计计要要求求进进行比较，如果误差较大，修改电路。行比较，如果误差较大，修改电路。输输入入电电压压不不能能过过大大，要要保保证证运运放工作在线性区。放工作在线性
14、区。实实 验验 内内 容容实验目的实验目的实验目的实验目的实验原理实验原理实验原理实验原理实验仪器实验仪器实验仪器实验仪器实验内容实验内容实验内容实验内容注意事项注意事项注意事项注意事项实验报告实验报告实验报告实验报告思思思思 考考考考 题题题题第13页，本讲稿共19页1.1.1.1.直流输入直流输入直流输入直流输入v v v v1 1 1 1、v v v v2 2 2 2要以实测为准。要以实测为准。要以实测为准。要以实测为准。2.2.2.2.记录记录记录记录LM324LM324LM324LM324各引脚功能，画出各个运算电各引脚功能，画出各个运算电各引脚功能，画出各个运算电各引脚功能，画出各
15、个运算电路的实际接线图，加深对该芯片用法的路的实际接线图，加深对该芯片用法的路的实际接线图，加深对该芯片用法的路的实际接线图，加深对该芯片用法的理解。理解。理解。理解。五、注意事项五、注意事项实验目的实验目的实验目的实验目的实验原理实验原理实验原理实验原理实验仪器实验仪器实验仪器实验仪器实验内容实验内容实验内容实验内容注意事项注意事项注意事项注意事项实验报告实验报告实验报告实验报告思思思思 考考考考 题题题题 LM324LM324LM324LM324的正极在下而负极在上，一定不要将的正极在下而负极在上，一定不要将的正极在下而负极在上，一定不要将的正极在下而负极在上，一定不要将电源的正负接反。驱
16、动电压电源的正负接反。驱动电压电源的正负接反。驱动电压电源的正负接反。驱动电压VccVccVccVcc为正负为正负为正负为正负12V12V12V12V。第14页，本讲稿共19页第15页，本讲稿共19页 有一部分同学的实验箱上的芯片底座是有一部分同学的实验箱上的芯片底座是有一部分同学的实验箱上的芯片底座是有一部分同学的实验箱上的芯片底座是16161616个管脚的，个管脚的，个管脚的，个管脚的，而而而而LM324LM324LM324LM324为为为为14141414个引脚的芯片，当靠左侧放置芯片时，如上图所个引脚的芯片，当靠左侧放置芯片时，如上图所个引脚的芯片，当靠左侧放置芯片时，如上图所个引脚的
17、芯片，当靠左侧放置芯片时，如上图所示，则示，则示，则示，则底座的底座的底座的底座的8 8 8 8号和号和号和号和9 9 9 9号插孔悬空号插孔悬空号插孔悬空号插孔悬空没有使用没有使用没有使用没有使用，连接电路引脚，连接电路引脚，连接电路引脚，连接电路引脚时，要数芯片本身的管脚，而不要数底座，如图红色标出。时，要数芯片本身的管脚，而不要数底座，如图红色标出。时，要数芯片本身的管脚，而不要数底座，如图红色标出。时，要数芯片本身的管脚，而不要数底座，如图红色标出。1234567891011121314五、注意事项五、注意事项第16页，本讲稿共19页 从实验箱的直流信号源（从实验箱的直流信号源（从实验
18、箱的直流信号源（从实验箱的直流信号源（-V-+5V)V-+5V)V-+5V)V-+5V)引入输入信号引入输入信号引入输入信号引入输入信号U U U Ui i i i，实验箱上电压源为串，实验箱上电压源为串，实验箱上电压源为串，实验箱上电压源为串联，注意要将直流信号源左侧的电源全联，注意要将直流信号源左侧的电源全联，注意要将直流信号源左侧的电源全联，注意要将直流信号源左侧的电源全部打开，即红、绿灯全部点亮。用部打开，即红、绿灯全部点亮。用部打开，即红、绿灯全部点亮。用部打开，即红、绿灯全部点亮。用数字数字数字数字万用表万用表万用表万用表测量对应的输出信号测量对应的输出信号测量对应的输出信号测量对
19、应的输出信号U U U UO O O O的值。的值。的值。的值。五、注意事项五、注意事项实验目的实验目的实验目的实验目的实验原理实验原理实验原理实验原理实验仪器实验仪器实验仪器实验仪器实验内容实验内容实验内容实验内容注意事项注意事项注意事项注意事项实验报告实验报告实验报告实验报告思思思思 考考考考 题题题题第17页，本讲稿共19页1 1整理并分析实验数据，将实整理并分析实验数据，将实验结果和理论值对比，加深对基验结果和理论值对比，加深对基本运算电路的理解。本运算电路的理解。2 2记录记录LM324LM324各引脚功能，画出各引脚功能，画出运算电路的实际接线图，加深对运算电路的实际接线图，加深对
20、该芯片用法的理解。该芯片用法的理解。实验目的实验目的实验目的实验目的实验原理实验原理实验原理实验原理实验仪器实验仪器实验仪器实验仪器实验内容实验内容实验内容实验内容注意事项注意事项注意事项注意事项实验报告实验报告实验报告实验报告思思思思 考考考考 题题题题六、实验报告六、实验报告第18页，本讲稿共19页七、思考题 在反相求和电路中，集成运在反相求和电路中，集成运放的反相输入端是如何形成虚地放的反相输入端是如何形成虚地的？该电路属于何种反馈类型？的？该电路属于何种反馈类型？实验目的实验目的实验目的实验目的实验原理实验原理实验原理实验原理实验仪器实验仪器实验仪器实验仪器实验内容实验内容实验内容实验内容注意事项注意事项注意事项注意事项实验报告实验报告实验报告实验报告思思思思 考考考考 题题题题第19页，本讲稿共19页