运算电路实验

实验集成运算放大电路一、实验目的1．进一步理解运算放大器的基本原理，熟悉运算放大器平衡的调整方法。2．掌握由运算放大器组成的比例、加法运算等电路和的调试方法。二、预习内容1．课前预习本实验习题，查找集成运算放大器LM741的有关资料，熟悉其内部电路组成和外围电路的接法。2．复习教材中有关运算放大器比例、加法器等电路的基本理论，掌握几种基本运算的调试方法。3．根据实验习题和实验电路图中给定参数，估算反相比例放大器、同相比例放大器的放大倍数和反相比例加法器、减法器的输出电压值。4．课下在万能板上按实验电路图焊好电路，注意，为变换测试电路应留出足够的空间。5．根据实验内容，自己设计实验数据表格，供测试时使用。6．课下试做有关实验，修改实验数据表格，带问题来上课，边做边讨论。三、实验电路及测量原理图1是LM741（或747）集成运放的外引线图，各引脚功能如下：图12--反相输入端3--同相输入端7--电源电压正端4--电源电压负端6--输出端1、5--调零端集成运算放大器是一种高放大倍数、高输入阻抗、低输出阻抗的直接耦合多级放大电路，具有两个输入端和一个输出端，可对直流信号和交流信号进行放大。外接负反馈电路后，输出电压Vo与输入电压Vi的运算关系仅取决于外接反馈网络与输入的外接阻抗，而与运算放大器本身无关。1．反相比例运算及倒相器实验图2为反相比例运算电路。LM741按理想运放处理，其运算关系为若RF=R1则为倒相器，即图22．反相加法运算电路实验图3为反相法器电路，其运算关系为图4图53．同相比例运算及跟随器实验图4为同相比例运算电路。其运算关系为若不接R1，或将RF短路，可实现同相跟随功能，即减法运算电路实验图5为减法运算电路，其运算关系为四、实验内容用万用表调整直流稳压电源，使输出为±15V，接入实验电路2中。1．集成运算放大器的调零：接入调零电位器，当输入信号Vi=0时，调整RP，使输出电压Vo=0。2．反相输入放大电路测试（1）在反相输入端（图2所示电路）加入直流信号Vi，测量表1中所指定的电压值，并计算出电压放大倍数。（2）反相输入端加入频率为1kHz、幅值为200mV的正弦交流信号,用示波器观察输入、输出信号的波形，并测出Vi、Vo的大小。（3）输入电阻换成51kΩ，其余条件不变，重复上述实验内容中的（1）、（2）步。（4）把RF、R1、R2、R3均接成100kΩ，其余条件不变，重复上述实验内容中的（1）、（2）、步。表13．反相加法运算电路测试（1）按实验电路图3连接电路，接上电源，调零过程同上。（2）调节RP1、RP2，使VA、VB为表2中数值，测出相应的Vo值。表24．同相输入放大电路的测试按实验电路图4所示接线。（1）输入端分别加入50mV、100mV、300mV、500mV的直流信号，测量出相应的电压值，算出放大倍数Av的大小。（2）R1从电路中断开，重复（1）的测量内容。5．减法运算电路的测试实验电路如图5所示接线。调节RP1、RP2，使VA、VB分别为表3中数值，测出指定的电压值，计算出电压放大倍数Av。表7-3五、实验报告要求1．整理实验数据，填入对应的数据表格中。2．将实测数值与理论计算值相比较，分析产生误差的原因。3．画出输入、输出对应的波形，并标明幅值和频率。4．记录实验中出现的不正常现象，说明解决的过程。六、实验习题1集成运算放大器在使用过程中应注意的主要问题是什么？2对双电源供电的集成运算放大器能否用单电源供电？若不能，说明原因，若能，则说明实施办法。3若要增大集成运放的闭环放大倍数，应如何调整电路中的元件？4运算放大器调零时应注意什么问题？可否将RF断开进行调零？自己设计调零步骤。5在调零过程中，如果输出电压VO≠0，则说明电路中存在什么问题？如何解决？6在反相放大电路中，放大倍数与R１、RF的关系是怎样的？如何使反相比例放大器变为倒相器？7在实验电路图2中，如果R１//R２≠R1//RF，会有什么问题出现？若R２＝R３＝0，是否可以？8在输入信号分别为直流、交流信号时，若使用单一正电源供电，实验结果会出现什么现象？9在同相比例运算电路中，若R１不接，或RF短路，测试结果会有什么不同？从电路的工作原理进行分析。10如何把同相输入放大电路变为同相跟随器？变换后的电路具有有什么特点？11想一想，如何对运算放大器增加电源极性保护电路和输出端短路保护电路？