集成运算放大器实验

一、实验目的

1．了解集成运算放大器的基本特性；

2．掌握集成运算放大器的正确使用方法；

3．掌握集成运放比例运算电路的调试和实验方法。

二、实验原理

1．运算放大器是具有两个输入端、一个输出端的高增益、高输入阻抗、低漂移的直流放大器。在它的输出端和输入端之间加上反馈网络，就可以实现各种不同的电路功能，如反馈网络为线性电路时，运算放大器可以实现放大、加、减、微分和积分等；如反馈网络为非线性电路时，可以实现对数、乘法、除法等运算功能；另外还可以组成各种波形产生电路，如正弦波、三角波、脉冲波等。

集成运算放大器是人们对“理想放大器”的一种实现。一般在分析集成运放的实用性能时，为了方便，通常认为运放是理想的，即具有如下的理想参数：

（1）开环电压增益 vd A =∞；

（2）差模、共模输入电阻 id R =∞,ic R =∞； （3）输出电阻 0o R =； （4）开环带宽 BW =∞； （5）共模抑制比 C M R K =∞；

（6）失调电压、失调电流0io V =，0io I =。

2．由于集成运放有两个输入端，因此按输入接入方式不同，可有三种基本放大组态，即反相放大、同相放大和差动放大组态，它们是构成集成运放系统的基本单元。

（1）反相比例放大器

电路如实图10-1所示，当开环增益为∞时，反相比例放大器的闭环增益为

1

F vf R A R =-

由上式可知，选用不同的电阻比值1F

R R ，vf A

大于1，也可以小于1。若取1F R R =，则

放大器的输出电压等于输入电压的负值，也称为反相跟随器。

实图10-1 反相比例放大器

（2）同相比例放大器

电路如图10-2所示，当开环增益足够大时，同相比例放大器的闭环增益为

1

1F vf R A R =+

由上式可见，vf A 恒大于1。若1R →∞，此时vf A

为1，于是同相放大器就转变为跟随器，如实图10-3所示。

实图10-2 同相比例放大器实图10-3 电压跟

随器

3．本实验用电路如图10-4所示，所用集成运放为双电源供电，提供±12V的电源。实验底板上的1V、2V、3V、4V为直流信号输出，供实验时选用，其中1 1.4

V=+V，20.7

V=+V，3

1

V=-V，4V可通过电位器调节，输出的直流电压范围为2-V~+2V。

实图10-4 集成运放实验电路板

三、实验内容

（一）反相比例放大器研究

1．直流反相比例放大

根据表10-1中对放大倍数vf A的要求，选择合适的元件，按实图10-1接好电路，完成要求的测试内容，计算并分析结果。

2．交流反相比例放大

根据实验电路板图10-4所列元件，实现() 3.3()o i V t V t =-，要求()2cos 2000i V t t π=（V ）。正确选择电路元件，观测并记录输入、输出波形，分析结果，填入表10-2中。

3．反相放大器幅频特性的测试

按图10-1接好电路，选择100F R =K Ω，110R =K Ω，210R =K Ω。用函数发生器输出正弦信号，使放大器输入信号0.3i V =（V ），改变信号频率，测量输出电压o V ，确定半功率频率点H f ，记录数据，用坐标纸画出幅频特性曲线，填入表10-3。

（二）同相比例放大器研究

1．直流同相比例放大

根据表10-4中对放大倍数vf A

的要求，选择合适的元件，按图10-2接好电路，完成要求的测试内容，计算分析结果。

2．交流同相比例放大

根据实图10-3所示，实现()2()o i V t V t =，要求()2cos 2000i V t t π=（V ）。观测并记录输入输出波形，分析结果，填入表10-5中。

（三）电压跟随器的研究

按实图10-3连接电路，完成表10-6的测试，分析结果。

四、实验报告要求

1．完成实验表格中的测试、计算，分析结果。用坐标纸正确描绘波形图； 2．总结用运放构成放大电路的方法； 3．分别说明产生误差的原因； 4．回答思考题。

五、实验仪器

名称 型号

数量

双踪示波器 VP —5220或GOS6220 1台 函数发生器 EE —1641B1或FGl617 1台 晶体管毫伏表 DA —16 1台 数字万用表 DT890 1台 直流稳压电源 JWY —30 1台 实验板

双电源运放电路

1块

六、思考题

1．实验发现，当R F 较大以后，V 0不再随R F 的增加而增大，且输出交流波形限幅。试说明原因。

2．试分析比较反相放大器和同相放大器性能的异同。