电工电子实验之运算放大器的非线性应用
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Rf和R1引入的电压串联负反馈有助于改善波形
减小失真。
文氏电桥振荡器信号波形质量和稳定性好，
故得到了广泛的应用。
电路中D1和D2的作用是什么？为使电路起 振R3、RW和R4应满足什么条件？
正反馈支路
负反馈支路
稳定输出幅度
电阻不能太大 调节Auf使电路容易起振
C1、C2、R1、R2 构成文氏桥电路，则有C1=C2， R1=R2 电路中
(2)“−”表示反相输入端，表明从该端输入的 信号输出为反相放大。
(3) 集成运放是高增益的直接耦合放大器。 其开环放大倍数非常大。
二、理想运算放大器特性
1.“虚短”特性 当运放工作在线性状态时，由于
所以： 2.“虚断”特性 当集成运放工作在线性状态时，
所以：
三、 运算放大器非线性应用电路
（一）.方波发生器
如果在其外围加上负反馈，可以实现信号的运 算，处理，波形的产生和信号的变换等功能，应用 十分广泛。
为了分析方便，把实际运算放大器简化成 理想运算放大器。
一、理想运算放大器概念
1.开环差模电压增益Aud→∞； 2.差模输入电阻Rid→∞ 3.差模输出电阻Rod→0 4. KCMR→∞ 5.输入失调电流IIO、失调电压UIO和它们的温
＋
＋
A
A 1 Rf
R
－
＋
t°
R
R Rf 1
A －
＋
C
U·i
t° Rf
R1
－
U·o C －C
R
1
＋wk.baidu.com
A 1 U·f
R1
3 －
得到R：A>3 C
(a)
因此：
Rf
2R (b) 1
通常R1或者Rf为热敏电阻。
起到外稳幅的作用：
R1是正温度系数, Rf是负温度系数。
稳幅过程：
UO↑负反馈电流↑ T ↑ R1↑、 Rf↓负 反馈↑ UO↓
主要授课内容：
一、理想运算放大器概念 二、理想运算放大器特性 三、实验 运算放大器线性应用
实验目的
1、掌握集成运算放大器的非线性使用方法。 2、理解集成运算放大器的非线性应用的电
路原理。
运算放大器
集成运算放大器，有三级：输入级、中间级和 输出级。是一种直接耦合的高增益的放大器，Aud 可以达到上千。
充电
放电
++
Uo=Vz+ UDoN
(5)电容器端电压随时间变化规律为
（6）R3的作用
R3为稳压管的限流电阻.
∵Dz=3V, 其额定功率为0.5W,使用它时,一般取 它的1/10,即:0.5W/10=0.05W。
这样可算出其额定最大IDzmax=0.05/3V≈17mA, 由手册上给出一般稳压管的IDzmax=10mA。因此， 0.05W/(10mA)2=500Ω =Rimin 。
打开电源开关 电源指示灯亮
电源输出接口
四运放管脚图
TL084、LM324
运放的检测电路
当Uo=Ui1时，运放是好的。
实验报告要求
实验名称； 实验目的； 实验仪表； 实验原理及实验电路图； 实验任务； 实验数据及分析：
1、根据给定的电路参数计算文氏桥正弦电路和方波发生 器电路的输出信号的频率。 2、画出实验任务要求的波形图，并标注波形的周期和幅 度。 实验小结：总结实验的情况，实验的收获和体会。
如取IDz=8mA，则R=5V/8mA=0.625K,取R=620Ω 。
注: 讨论:① IDz大,则充电电流大,则 产生的C(结电容小),输出矩形波 的上升沿陡直.
② IDz小,则充电电流小,则产生的C(结电容大), 输出矩形波的上升沿较缓. ③ IDz的取值在3mA～10mA范围,都可使稳压管正常 工作.但由①和②的分析可知, IDz取得大一些, 即:R3小一些为好。
11 醉翁亭记
1．反复朗读并背诵课文，培养文言语感。 2．结合注释疏通文义，了解文本内容，掌握文本写作思路。
3．把握文章的艺术特色，理解虚词在文中的作用。 4．体会作者的思想感情，理解作者的政治理想。一、导入新课范仲淹因参与改革被贬，于庆历六年写下《岳阳楼记》，寄托自己“先天下之忧而忧，后天下之乐而乐”的政治理想。实际上，这次改革，受到贬谪的除了范仲淹和滕子京之外，还有范仲淹改革的另一位支持者——北宋大文学家、史学家欧 阳修。他于庆历五年被贬谪到滁州，也就是今天的安徽省滁州市。也是在此期间，欧阳修在滁州留下了不逊于《岳阳楼记》的千古名篇——《醉翁亭记》。接下来就让我们一起来学习这篇课文吧！【教学提示】结合前文教学，有利于学生把握本文写作背景，进而加深学生对作品含义的理解。二、教学新 课目标导学一：认识作者，了解作品背景作者简介：欧阳修(1007—1072)，字永叔，自号醉翁，晚年又号“六一居士”。吉州永丰(今属江西)人，因吉州原属庐陵郡，因此他又以“庐陵欧阳修”自居。谥号文忠，世称欧阳文忠公。北宋政治家、文学家、史学家，与韩愈、柳宗元、王安石、苏洵、苏轼、苏
方波发生器
1、分析
(1)R、C作为积分电路,即:定时电路.
(2)从电路结构看,它由一个迟滞比较器和RC充 放电电路组成.其中迟滞比较器作为状态记忆电 路,RC作为定时电路.
(3)电路的正反馈系数F为:
强调:
在低频范围(如10HZ ～ 10KHZ)内,对于固 定频率来说此电路是一较好的振荡电路.当振 荡频率较高时,为了获得前后沿较陡的方波,以 选择转换速率较高的运放为宜. (4)电路的工作原理
1
3RC
(b)
1
j
o
o
根据相位起振条件求振荡频率ωOSC
根据相位平衡条件，当ω= ωO时，
A F 2n
为正反馈。因此振荡频率为：
OSC
o
1 RC
当ω= ωO时，F=1/3。
由振幅起振条件求开环增益A 将正反馈环断开得到开环电路：同相放大器
漂均为零；
6.输入偏置电流IIB=0 7. 3dB带宽BW=∞
运算放大器的两种基本反馈组态
1、运算放大器的开环传输特性 uo
UCC UCC
－
ud
Au
＋
uo
－ UEE
0 Au ∞
－ UEE
ud＝U－－U＋
(a)
(b)
(a)运算符号；(b)开环传输特性
说明
(1)“+”表示同相输入端，表明从该端输入的 信号输出为同相放大。
要满足电路的起振条件，则要求：Au·Fu≧1
则R4≈10rDr ,其中rDr为D1、D2内阻， （R4‖rDr ‖rDr ≈ rDr）
约为：几十～几百欧，则取R4=2.2KΩ 。 R3≦1/2（RW+R4）
取R3=10KΩ ，RW=22KΩ 电位器。
实验箱双电源的接法
限流旋钮 调整到最大
调整电压到“12V” 万用表测量为准！
三、实际测量
（二）.文氏桥正弦波振荡器
1、原理分析 首先讨论正反馈网络：
幅频特性和相频特性表达式为
其中
o
1 RC
＋ R
C
·
Uo
＋
C －
·
R Uf －
RC串(a并) 联网络
F
UF
UO
1
3
1
Hj( CR
1
CR
3
令： 0
1 RC
F
UUOF 0＝
减小失真。
文氏电桥振荡器信号波形质量和稳定性好，
故得到了广泛的应用。
电路中D1和D2的作用是什么？为使电路起 振R3、RW和R4应满足什么条件？
正反馈支路
负反馈支路
稳定输出幅度
电阻不能太大 调节Auf使电路容易起振
C1、C2、R1、R2 构成文氏桥电路，则有C1=C2， R1=R2 电路中
(2)“−”表示反相输入端，表明从该端输入的 信号输出为反相放大。
(3) 集成运放是高增益的直接耦合放大器。 其开环放大倍数非常大。
二、理想运算放大器特性
1.“虚短”特性 当运放工作在线性状态时，由于
所以： 2.“虚断”特性 当集成运放工作在线性状态时，
所以：
三、 运算放大器非线性应用电路
（一）.方波发生器
如果在其外围加上负反馈，可以实现信号的运 算，处理，波形的产生和信号的变换等功能，应用 十分广泛。
为了分析方便，把实际运算放大器简化成 理想运算放大器。
一、理想运算放大器概念
1.开环差模电压增益Aud→∞； 2.差模输入电阻Rid→∞ 3.差模输出电阻Rod→0 4. KCMR→∞ 5.输入失调电流IIO、失调电压UIO和它们的温
＋
＋
A
A 1 Rf
R
－
＋
t°
R
R Rf 1
A －
＋
C
U·i
t° Rf
R1
－
U·o C －C
R
1
＋wk.baidu.com
A 1 U·f
R1
3 －
得到R：A>3 C
(a)
因此：
Rf
2R (b) 1
通常R1或者Rf为热敏电阻。
起到外稳幅的作用：
R1是正温度系数, Rf是负温度系数。
稳幅过程：
UO↑负反馈电流↑ T ↑ R1↑、 Rf↓负 反馈↑ UO↓
主要授课内容：
一、理想运算放大器概念 二、理想运算放大器特性 三、实验 运算放大器线性应用
实验目的
1、掌握集成运算放大器的非线性使用方法。 2、理解集成运算放大器的非线性应用的电
路原理。
运算放大器
集成运算放大器，有三级：输入级、中间级和 输出级。是一种直接耦合的高增益的放大器，Aud 可以达到上千。
充电
放电
++
Uo=Vz+ UDoN
(5)电容器端电压随时间变化规律为
（6）R3的作用
R3为稳压管的限流电阻.
∵Dz=3V, 其额定功率为0.5W,使用它时,一般取 它的1/10,即:0.5W/10=0.05W。
这样可算出其额定最大IDzmax=0.05/3V≈17mA, 由手册上给出一般稳压管的IDzmax=10mA。因此， 0.05W/(10mA)2=500Ω =Rimin 。
打开电源开关 电源指示灯亮
电源输出接口
四运放管脚图
TL084、LM324
运放的检测电路
当Uo=Ui1时，运放是好的。
实验报告要求
实验名称； 实验目的； 实验仪表； 实验原理及实验电路图； 实验任务； 实验数据及分析：
1、根据给定的电路参数计算文氏桥正弦电路和方波发生 器电路的输出信号的频率。 2、画出实验任务要求的波形图，并标注波形的周期和幅 度。 实验小结：总结实验的情况，实验的收获和体会。
如取IDz=8mA，则R=5V/8mA=0.625K,取R=620Ω 。
注: 讨论:① IDz大,则充电电流大,则 产生的C(结电容小),输出矩形波 的上升沿陡直.
② IDz小,则充电电流小,则产生的C(结电容大), 输出矩形波的上升沿较缓. ③ IDz的取值在3mA～10mA范围,都可使稳压管正常 工作.但由①和②的分析可知, IDz取得大一些, 即:R3小一些为好。
11 醉翁亭记
1．反复朗读并背诵课文，培养文言语感。 2．结合注释疏通文义，了解文本内容，掌握文本写作思路。
3．把握文章的艺术特色，理解虚词在文中的作用。 4．体会作者的思想感情，理解作者的政治理想。一、导入新课范仲淹因参与改革被贬，于庆历六年写下《岳阳楼记》，寄托自己“先天下之忧而忧，后天下之乐而乐”的政治理想。实际上，这次改革，受到贬谪的除了范仲淹和滕子京之外，还有范仲淹改革的另一位支持者——北宋大文学家、史学家欧 阳修。他于庆历五年被贬谪到滁州，也就是今天的安徽省滁州市。也是在此期间，欧阳修在滁州留下了不逊于《岳阳楼记》的千古名篇——《醉翁亭记》。接下来就让我们一起来学习这篇课文吧！【教学提示】结合前文教学，有利于学生把握本文写作背景，进而加深学生对作品含义的理解。二、教学新 课目标导学一：认识作者，了解作品背景作者简介：欧阳修(1007—1072)，字永叔，自号醉翁，晚年又号“六一居士”。吉州永丰(今属江西)人，因吉州原属庐陵郡，因此他又以“庐陵欧阳修”自居。谥号文忠，世称欧阳文忠公。北宋政治家、文学家、史学家，与韩愈、柳宗元、王安石、苏洵、苏轼、苏
方波发生器
1、分析
(1)R、C作为积分电路,即:定时电路.
(2)从电路结构看,它由一个迟滞比较器和RC充 放电电路组成.其中迟滞比较器作为状态记忆电 路,RC作为定时电路.
(3)电路的正反馈系数F为:
强调:
在低频范围(如10HZ ～ 10KHZ)内,对于固 定频率来说此电路是一较好的振荡电路.当振 荡频率较高时,为了获得前后沿较陡的方波,以 选择转换速率较高的运放为宜. (4)电路的工作原理
1
3RC
(b)
1
j
o
o
根据相位起振条件求振荡频率ωOSC
根据相位平衡条件，当ω= ωO时，
A F 2n
为正反馈。因此振荡频率为：
OSC
o
1 RC
当ω= ωO时，F=1/3。
由振幅起振条件求开环增益A 将正反馈环断开得到开环电路：同相放大器
漂均为零；
6.输入偏置电流IIB=0 7. 3dB带宽BW=∞
运算放大器的两种基本反馈组态
1、运算放大器的开环传输特性 uo
UCC UCC
－
ud
Au
＋
uo
－ UEE
0 Au ∞
－ UEE
ud＝U－－U＋
(a)
(b)
(a)运算符号；(b)开环传输特性
说明
(1)“+”表示同相输入端，表明从该端输入的 信号输出为同相放大。
要满足电路的起振条件，则要求：Au·Fu≧1
则R4≈10rDr ,其中rDr为D1、D2内阻， （R4‖rDr ‖rDr ≈ rDr）
约为：几十～几百欧，则取R4=2.2KΩ 。 R3≦1/2（RW+R4）
取R3=10KΩ ，RW=22KΩ 电位器。
实验箱双电源的接法
限流旋钮 调整到最大
调整电压到“12V” 万用表测量为准！
三、实际测量
（二）.文氏桥正弦波振荡器
1、原理分析 首先讨论正反馈网络：
幅频特性和相频特性表达式为
其中
o
1 RC
＋ R
C
·
Uo
＋
C －
·
R Uf －
RC串(a并) 联网络
F
UF
UO
1
3
1
Hj( CR
1
CR
3
令： 0
1 RC
F
UUOF 0＝