实验五-集成运放的基本应用——信号运算电路

1实验五集成运放的基本应用——信号运算电路一、实验目的：1、熟悉用集成运算放大器构成基本运算电路的方法；2、学习设计比例放大，加法、减法运算等电路；3、掌握电流、电压转换电路的设计、调试方法；4、学习双电源的连接方法。二、实验原理：集成运算放大器具有增益范围大，通用性强，灵活性大，体积小，寿命长，耗电省，使用方便等特点，因此应用非常广泛，由运算放大器构成的数学运算电路是运放线性应用电路之一。1、反相比例运算在理想条件下，电路的闭环增益为：SfOfSOufURRURRUUA11，上式可见RRf1为比例系数，若当RRf1时，则UUSO，故电路即变成了反相器。RRRf21//用来减小输入偏置电流引起的误差。图5-1反相比例运算电路图5-2反相加法运算电路2、反相加法运算当运放反相输入端同时加入2~3个输入信号时，在理想条件下，输出电压fSSSSfSfSfORRURURUURRURRURRU3322113322113、差分运算在运放的反相端和同相端同时分别输入US1和US2信号；在理想条件下212123111232311.SSfOfSfSfOUURRURRRRURRURRRRRRU时，若令故此电路又称减法器。图5-3差分运算电路图5-4基本积分运算电路4、基本积分运算将积分信号输入到运放的反相端，在理想条件下，如果电容的初始电压为零则：tRCUdtURCUSSO1，式中要求RC2T,T为输入信号SU的周期。在积分电路中，为了限制失调电压给电容充电，可以接入直流反馈电阻。如果运算放大器的失调电压很小，那么不接直流反馈电阻也能正常工作。5、基本微分运算如果将反馈元件换为电阻，而输入端电阻换为电容，即积分电路的电阻、电容互换位置，就构成了微分电路，输出电压与输入电压之间的微分关系为：OU＝dtdURCS，式中要求RC2T，T为输入信号SU的周期。这种微分器有两个缺点：一是高频时易于自激，这是因为放大倍数随着角频率的上升，增益越来越大。二是输入电阻随着的不断上升而越来越小，因而增大了信号源的负担。解决的办法是在输入端串联一个电阻。做此实验特别要注意消除高频自激。图5-5基本微分运算电路三、实验内容：1、按图5-6安装运放调零电路，在输入端接地时调节W使uO=0。3图5-6调零电路2．反相比例放大器实验电路如图5-7所示图5-7反相比例放大电路按表5-1内容实验并测量记录表5-1直流输入电压Vi（mV）10030050060010003000输出电压Vo理论估算（mV）实际值（mV）误差3．反相求和放大电路实验电路如图5-8所示图5-8反相求和放大电路4按表5-2内容进行实验测量，并与预习计算比较。表5-2Vi1（V）0.3-0.3Vi2（V）0.20.2Vo（V）理论计算Vo（V）实际测量误差4．减法运算实验电路为图5-9所示图5-9减法运算电路按表5-3要求实验并测量记录。表5-3Vi1（V）120.2Vi2（V）0.51.8-0.2输出计算测量计算测量计算测量Vo（V）R3=10KR3=100K四、预习要求：1、了解F741运算放大器的性能参数，计算各运算电路输出电压UO的数值。2、当用示波器观察积分输入、输出信号时，会发现波形不稳定，怎样才能使波形稳定下来。五、思考题：1、分析基本运算电路输出电压的误差产生的原因，如何减小误差。2、在分析加法、减法、微分、积分运算电路时，所依据地基本概念是什么？基尔霍夫电流定律（KCL）是否得到应用？如何导出输入与输出之间的关系？六、实验器材5电子学综合实验装置DICE-A91台面包板1块万用表MF—10型1只交流毫伏表SX2172型1只双踪示波器DS1052E1台集成运算放大器7412只