集成运放线性应用
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实训九 集成运放的线性应用
内容一 集成运放的反相、同相比例运算电路
一、实训目的
1.掌握集成运算放大器的使用方法。
2.了解集成运放构成反相比例、同相比例运算电路的工作原理。
3.掌握集成运放反相比例、同相比例运算电路的测试方法。 二、实训测试原理 1. 反相放大电路
电路如图(1)所示。输入信号U i 通过电阻R 1加到集成运放的反相输入端,输出信号通过反馈电阻R f 反送到运放的反相输入端,构成电压并联负反馈。
根据“虚断”概念,即i N =i p ,由于R 2接地, 所以同相端电位U p =0。又根据“虚短”概念可知,U N =U p ,则U N =U p =0,反相端电位也为零。但反相端又不是接地点,所以N 点又称“虚地”。则有 f 1i i =,1i =
1i R U ,f i =-f 0R U 则0U =-1
f R R
i U 。 运放的同相输入端经电阻R 2接地,R 2叫平衡电阻,其大小为R 2=R 1∥R f 。
图(1) 反相放大电路 图(2) 同相放大电路 图(3) 电压跟随器
2. 同相放大电路
电路如图(2)所示。输入信号U i 通过平衡电阻R 2加到集成运放的同相输入端,输出信号通过反馈电阻R f 反送到运放的反相输入端,构成电压串联负反馈。根据“虚断”与“虚短”的概念,有N P i U U U ==,i N =i P =0;则得i
1f
0)1(U R R U +=若1R =∞,0f =R ,则i 0U U =即为电压跟随器,如图(3)。
三、实训仪器设备
1.直流稳压电源
2.万用表
3.示波器
四、实训器材
1. 集成块μA741(HA17741)
2. 电阻10KΩ×2 100KΩ×2 2 KΩ×2
3. 电位器1KΩ×1
五、实训电路
图(3)反相比例运算实训电路
图(4)同相比例运算实训电路
六、测试步骤及内容
1. 反相比例运算实训
1)按图(3)所示的电路正确连线,其中集成运放用的是μA741。
2)将双路直流稳压电源两路均调到12V,分别接到集成运放的7脚和4脚,注意7脚是正电源,4脚是负电源,不能接错。
3)两个2KΩ电阻和1KΩ的电位器R P组成简易信号源。简易信号上加上正负电源。调节R P可以改变A点对地电位的大小,没有做实训之前,先调R P使A点对地电压小一些。
4)将运放的输入端接到A点,调节R P,使Ui按表1中的数值要求(要用万用表在路监测),然后用万用表测出不同输入时的对应输出电压,填入表1中。
2. 同相比例运算实训
1)按图(4)所示的电路正确连线。
2)将双路直流稳压电源两路均调到12V,分别接到集成运放的7脚和4脚,注意7脚是正电源,4脚是负电源,不能接错。
3)简易信号上加上下负电源。同反相比例运算实训,在没有做实训之前,先调R P使A 点对地电压小一些。
4)将运放的输入端接到A点,调节R P,使Ui按表1中的数值要求(要用万用表在路监测),然后用万用表测出不同输入时的对应输出电压,填入表1中。
表1 反相、同相比例运算测试
3.当输入信号为交流信号时,重复步骤1和2.并用示波器观察输入及输出之间的相位关系,表格自拟,在实验报告中做出。
七、注意事项
1. 集成运放μA741,实际运用中的工作电压在±10V~±15V范围内,对应7脚接正电源,4脚接负电源,切不可接反,否则将损坏集成块。
2.在接线时,注意正负电源的连接,正负电源无论在什么情况下,均不允许对地短路,以免烧坏电源。
3.集成运放的输出6脚不能对地短路。
4.电路在改接时,要先关掉电源,改接完正确无误后才可接通电源。
5.实训中如出现任何异常情况,都要先切断电源,再视情况加以处理。 八、思考题
结合理论计算结果与实际测量结果进行比较进行分析,若存在误差,分析误差产生的可能原因。
内容二 集成运放加、减法运算
一、实训目的
1. 进一步掌握集成运算放大器的使用方法。
2. 了解集成运放构成加、减法运算电路的工作原理。
3. 掌握集成运放加、减法运算电路的测试方法。 二、实训测试原理
1.加法运算电路
如图(1)所示。输入信号从反相输入端加入,又称反相加法运算电路。输入信号可以有多个,支路可对外扩展。分析方法与反相放大器相似,利用虚短、虚断和虚地概念可得
0U =-(
i22
f i11f U R R
U R R +),若取R 1=R 2=R f ,则 )(i2i10U U U +-=, 即可实现加法运算。
图(1) 加法运算电路 图(2) 减法运算电路
2、减法运算电路
电路如图(2)所示。信号分别由同相端和反相端同时输入。利用虚断和虚短的概念有
i11f i23231f 10U R R U R R R R R R U -++=
,若取R 1=R 2,R f =R 3,则 0U =i1i21
f (U U R R
-), 即
输出电压正比于两个输入信号电压之差。当R 1=R f 时 i1i20U U U -= ,即可实现减法的运算。
三、实训仪器设备 1.直流稳压电源 2.万用表
四、实训器材
1. 集成块 μA741(HA17741)
2. 电阻 10K Ω×2 100K Ω×2 2 K Ω×2 2 .4K Ω×2 4.7 K Ω×1
3. 电位器 1K Ω×2
五、测试电路
图(3) 反相加法器电路
图(4) 减法器电路