文档介绍：Forpersonaluseonlyinstudyandresearch;mercialuse实验十一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、实验仪器1、双踪示波器2、万用表3、交流毫伏表4、信号发生器三、实验原理在线性应用方面,可组成比例、加法、减法、积分、微分、对数、指数等模拟运算电路。反相比例运算电路电路如图11-1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(11-1)图11-1反相比例运算电路为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,此处为了简化电路,我们选取R2=10K。2、反相加法电路图11-2反相加法运算电路电路如图11-2所示,输出电压与输入电压之间的关系为R3=R1∥R2∥RF(11-2)3、同相比例运算电路图11-3(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(11-3)当R1→∞时,UO=Ui,即得到如图11-3(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。(a)同相比例运算(b)电压跟随器图11-3同相比例运算电路4、差动放大电路(减法器)对于图11-4所示的减法运算电路,当R1=R2,R3=RF时,有如下关系式:(11-4)图11-4减法运算电路5、积分运算电路图11-5积分运算电路反相积分电路如图11-5所示。在理想化条件下,输出电压U0等于(11-5)式中UC(0)是t=0时刻电容C两端的电压值,即初始值。如果Ui(t)是幅值为E的阶跃电压,并设UC(0)=0,则(11-6)此时显然RC的数值越大,达到给定的UO值所需的时间就越长,改变R或C的值积分波形也不同。一般方波变换为三角波,正弦波移相。6、微分运算电路微分电路的输出电压正比于输入电压对时间的微分,一般表达式为:=(11-7)利用微分电路可实现对波形的变换,矩形波变换为尖脉冲。图11-6微分运算电路7、对数运算电路对数电路的输出电压与输入电压的对数成正比,其一般表达式为:u0=KlnuiK为负系数。(11-8)利用集成运放和二极管组成如图11-7基本对数电路。图11-7对数运算电路由于对数运算精度受温度、二极管的内部载流子及内阻影响,仅在一定的电流范围才满足指数特性,不容易调节。故本实验仅供有兴趣的同学调试。按如图11-7所示正确连接实验电路,D为普通二极管,取频率为1KHz,峰峰值为500mV的三角波作为输入信号Ui,打开直流开关,输入和输出端接双踪示波器,调节三角波的幅度,观察输入和输出波形如下所示:在三角波上升沿阶段输出有较凸的下降沿,在三角波下降沿阶段有较凹的上升沿。如若波形的相位不对调节适当的输入频率。8、指数运算电路指数电路的输出电压与输入电压的指数成正比,其一般表达式为:(11-9)利用集成运放和二极管组成如图11-8基本指数电路。K为负系数。图11-8指数运算电路由于指数运算精度同样受温度、二极管的内部载流子及内阻影响,本实验仅供有兴趣的同学调试。按如图11-8所示正确连接实验电路,D为普通二极管,取频率为1KHz,峰峰值为1V的三角波作为输入信号Ui,打开直流开关,输入和输出端接双踪示波器,调节三角波的幅度,观察输入和输出波形如下所示,在三角波上升阶段输出有一个下降沿的指数运算,在下降沿阶段输出有一个上升沿运算阶段。如若波形的相位不对调节适当的输入频率。四、实验内容*实验时切忌将输出端短路,否则将会损坏集成块。输入信号时先按实验所给的值调好信号源再加入运放输入端,另外做实验前先对运放调零,若失调电压对输出影响不大,可以不用调零,以后不再说明调零情况,调零方法见实验十步骤3。、关闭系统电源。按图11-1正确连线。连接信号源的输出和Ui。2、打开直流开关。调节信号源输出f=100Hz,Ui=(峰峰值)的正弦交流信号,用毫伏表测量Ui、UO值,并用示波器观察UO和Ui的相位关系,记入表11-1。表11-1Ui=(峰峰值),f=100HzUi(V)U0(V)、按图11-3(a)连接实验电路。实验步骤同上,将结果记入表11-2。2、将图11-3(a)改为11-3(b)电路重复内容1)。表11-2Ui=,f=100HzUi(V)U0(V)、关闭系统电源。按图11-2正确连接实验电路。连接简易直流信号源和Ui1、Ui2,图11-9所示电路为简易直流信号源。图11-9简易可调直流信号源2