文档介绍：实验四集成运算放大器的基本应用
―――模拟运算电路
一、实验目的
1、研究由集成运算放大器组成的比例、加法、减法和积分等基本运算电路的功能。
2、了解运算放大器在实际应用时应考虑的一些问题。
二、实验原理
集成运算放大器是一种具有高电压放大倍数的直接耦合多级放大电路。当外部接入不同的线性或非线性元器件组成输入和负反馈电路时,可以灵活地实现各种特定的函数关系。在线性应用方面,可组成比例、加法、减法、积分、微分、对数等模拟运算电路。
在大多数情况下,将运放视为理想运放,就是将运放的各项技术指标理想化,满足下列条件的运算放大器称为理想运放。
开环电压增益 Aud=∞
输入阻抗 ri=∞
输出阻抗 ro=0
带宽 fBW=∞
失调与漂移均为零等。
(1)输出电压UO与输入电压之间满足关系式
UO=Aud(U+-U-)
由于Aud=∞,而UO为有限值,因此,U+-U-≈0。即U+≈U-,称为“虚短”。
(2)由于ri=∞,故流进运放两个输入端的电流可视为零,即IIB=0,称为“虚断”。这说明运放对其前级吸取电流极小。
上述两个特性是分析理想运放应用电路的基本原则,可简化运放电路的计算。
(1) 反相比例运算电路
电路如图7-1所示。对于理想运放, 该电路的输出电压与输入电压之间的关系为
为了减小输入级偏置电流引起的运算误差,在同相输入端应接入平衡电阻R2=R1 // RF。
(2) 反相加法电路
电路如图7-2所示,输出电压与输入电压之间的关系为
R3=R1 // R2 // RF
(3) 同相比例运算电路
图7-3(a)是同相比例运算电路,它的输出电压与输入电压之间的关系为
R2=R1 // RF
当R1→∞时,UO=Ui,即得到如图7-3(b)所示的电压跟随器。图中R2=RF,用以减小漂移和起保护作用。一般RF取10KΩ, RF太小起不到保护作用,太大则影响跟随性
(4) 差动放大电路(减法器)
对于图7-4所示的减法运算电路,当R1=R2,R3=RF时, 有如下关系式
三、实验设备与器件
序号
名称
型号与规格
数量
备注
1
直流电源
+12V
1
2
函数信号发生器
1
3
交流毫伏表
1
4
直流电压表
1
5
集成运算放大器
μA741
1
8
电阻器若干
若干
四、实验电路图
(1)反相比例运算电路和反相加法运算电路
图7-1 反相比例运算电路图7-2 反相加法运算电路
图7-1 反相比例运算电路图7-2 反相加法运算电路
(2)同相比例运算电路
(a) 同相比例运算电路(b) 电压跟随器
图7-3 同相比例运算电路
4) 差动放大电路(减法器)
图7-4 减法运算电路图7-5 积分运算电路
图7-4 减法运算电路图7-5 积分运算电路
四、实验步骤
1、反相比例运算电路
(1) 按图7-1连接实验电路,接通±12V电源,输入端对地短路,进行调零和消振。
(2) 输入f=100Hz,Ui=,测量相应的UO,并用示波器观察U0和U