低频电子线路实验室

实验六集成运放的基本运算放大电路实验目的1．进一步理解集成运算放大电路的基本原理，熟悉由运算放大器组成的比例、加法、减法、积分、微分等基本运算。2．掌握几种基本运算的调试和测试方法。电子技术实验室实验原理集成运放电路是一种高放大倍数，高输入阻抗、低输出阻抗的直接耦合多级放大电路。外接深度电压负反馈后，集成运算放大器都工作在线性范围,其输出电压Vo与输入电压Vi的运算关系仅决定于外接反馈网络与输入端阻抗的连接方式，而与运算放大器本身无关。改变反馈网络与输入端外接阻抗的形式和参数，即能对Ui进行各种数字运算。本实验只讨论比例、加法、减法、积分、微分这几种基本运算。由于实际运算放大器的性能比较接近理想运算放大器的性能，故在一般分析讨论中，理想运算放大器工作在线性区的三条基本结论也是普遍适用的，即：(a)Aod→∞(b)运放两个输入端之间的差模输入电压为零：V+=V-（虚短）(c)运算放大器两个输入端的输入电流为零：I+=I-=0（虚断）模拟电路实验箱的用法双电源的连接：电路元件的连接：负反馈电阻的连接：电路的输入：电路的输出：负载电阻的选择：实验内容及步骤：1.首先将放大器调零;按下图接线，接通电源后，调节调零电位器RP，使输出Vo=0（小于±10mV），运放调零后，在后面的实验中均不用调零了。2.按试验电路图接线路,注意以下几点:实验原理电路及实验步骤图6-1反相比例运算电路1.反相比例运算：(1)．原理:由于反相输入端为“虚地”点，且有净输入电流Ii′=0，故:Ii=IfifoVRRV11RRAffIiIfIi′(2)．反相比例运算实验步骤：1.对照实验电路图6-1，按参数要求连接线路，经检查无误后，打开电源进行实验。2.用数字式万用表分别测量输入和输出电压值，以上数值对应填入表6-1。3.注意：实验中必须使|Vi|1v。因为该电路运算关系为：表6-1：101RRVVfioVi(v)-0.8-0.4-0.20+0.2+0.4+0.8Vo(v)VO理论值2.反相加法运算电路：(1)．原理:如图6-2所示。反相加法运算电路的函数关系式为：若取R1=R2=R3=R，则有:运算中，调节某一路信号的输入电阻时，不会影响其他输入电压与输出电压的比例关系，因而调节方便。2211ififoVRRVRRV)(211iifoVVRRV图6-2反相加法运算原理图(2)．反相加法运算：1.对照实验电路图6-2，按参数要求连接线路，经检查无误后，打开电源进行实验。2.先用数字式万用表测量输入电压Vi1、Vi2的值，然后用短导线将Vi1、Vi2连接到电路中，再用数字式万用表测量输出电压V0值，把以上数据对应填入表6-2。3.注意：实验中必须使|Vi1+Vi2|1v，（Vi1、Vi2可为不同的数值，不同的极性）则该电路运算关系为：)(10)(21211iiiifoVVVVRRVVi1(v)Vi2(v)Vo(v)VO理论值表6-23.减法运算电路：(1)．原理:如图6-3所示：实际应用中，要求R1=R2,R3=Rf，且须严格配对，这有利于提高放大器的共模抑制比及减小失调。运算关系为：)(121iifoVVRRV图6-3减法运算原理图(2)减法运算实验步骤:1.对照实验电路图6-3，按参数要求连接线路，经检查无误后，打开电源进行实验。2.先用数字式万用表测量输入电压Vi1、Vi2的值，然后用短导线将Vi1、Vi2连接到电路中，再用数字式万用表测量输出电压V0值，把以上数据对应填入表6-3。3.注意：实验中必须使|Vi1-Vi2|1v，（Vi1、Vi2可为不同的数值，不同的极性）则该电路运算关系为：表6-3Vi1Vi2VoVO理论值4.积分运算电路(1)．原理:如图6-4所示：积分运算电路的运算关系式为：设VC(0)=O图6-4积分运算电路tiodtVRCV010.1v(2)积分运算实验步骤：1.对照实验电路图6-4，按参数要求连接线路，经检查无误后，打开电源进行实验。2.注意：实验中必须使|Vi|1v。则该电路运算关系为：3.合上k，其余连线不变，此时的Vc(o)=0，以消除积分起始时刻前积分漂移所造成的影响。4.调节RP，使Vi=0.1v，准备好电路，然后断开k，用数字式万用表测出相应的Vo，填入表6-4。tiioVRCtdtVRCV015.使图6-4中积分电容改为0.1μ，断开K，VI分别输入：频率为200Hz，有效幅值为2v的方波和正弦波信号，用示波器分别观测输入和输出电压波形，注意Vi和V0的大小及相位关系，并记录波形。t(秒)05101520253035-VoVO理论值表6-46.微分运算：dtdViRCVo图6-5微分运算电路图(1)．原理:(2)微分运算：1.对照实验电路图6-5，按参数要求连接线路，经检查无误后，打开电源进行实验。使图6-5中微分电容为0.1μ，分别输入：频率为200Hz，有效幅值为2v的方波和正弦波信号，分别观察Vi和V0的大小及相位关系，并记录波形。2.注意：该电路运算关系为：dtdViRCVo