集成运算放大器的基本应用

江西省电子信息技师学院

实验一：集成运算放大器的基本应用

一、实验目的

1、学习软件ISIS的使用方法。

2、学习集成运算放大器的基本应用设计。

二、软件使用有关说明

1、运行ISIS软件

2、界面熟悉

3、软件操作：

（1）原理图放大和缩小：使用工具栏中的放大、缩小按钮；或采用鼠标滚轮来操作。

（2）删除一个元件或者连线：鼠标右键连续点两次目标。

（3）添加一个元件到原理图：选择DEVICE栏上的“P”按钮，找到元件作在的库，双击目标（object）内的元件名字，则可加入到待选栏里面。以后选择元件就在待选栏中鼠标左键单击一个元件名，在原理图区中鼠标左键单击则可加一个元件到原理图上。

（4）连线：如果要将两个元件连接起来，按如下操作

（5）添加节点：

（6）修改元件参数：右键单击一个元件，变成红色后，左键单击即可出现属性框以修改相应属性。

三、实验原理

集成运算放大器可以作为一个器件构成各种基本功能的电路。这些基本电路又可以作为单元电路组成电子应用电路。

1．反相放大器

反相放大器是最基本的电路，如下图所示。

其闭环电压增益为：

输入电阻R i＝ R1

输出电阻R o≈ 0

平衡电阻R p = R1∥R F

反馈电阻R F值不能太大，否则会产生较大的噪声及漂移。取值应远大于信号源V i的内阻。若R F＝ R1则为反相器，可作为信号的极性转换电路。

2、同相放大器

同相放大器也是最基本的电路．如下图所示。

其闭环电压增益为：

输入电阻R i＝R IC

式中，R IC——运放本身同相端对地的共模输入电阻．一般为108Ω。

输出电阻R o≈ 0

平衡电阻R p = R1∥R F

同相放大器具有输入阻抗非常高，输出阻抗很低的特点．广泛用于前置放大级。

若R F＝ 0，R1≈∞ (开路)，则为电压跟随器。与晶体管电压跟随器(射极输出器)相比．集成运放的电压跟随器的输入阻抗更高．几乎不从信号源吸取电流；输出阻抗更小，可视作电压源，是较理想的阻抗变换器（跟随器）。

3．加法器

基本的加法器电路如下图所示。

其输出电压可表示为

式中负号表示反相加法器。

4、比较器

由运算放大器构成的电压比较器电路如下图所示：

此电路为同相比较器，即当同相端输入信号U1大于反相输入端参考电压（此时为0V）时，运放输出接近于正电源电压 +VCC，当U1小于参考电压时，运放的输出接近于负电源电压– VCC，此时的输出为一方波。此电路也可以作为整形电路。

5、积分器

积分器的基本电路如下图所示：

输出电压为：

式中R1C——积分时间常数。

为限制电路的低频增益，减小失调电压的影响，可与反馈电容C并联一电阻R F．当输入频率大于时，电路为积分器．若输入频率远低于f0．则电路近似一个反相器．使低频电压的增益限制为

（一般取10倍）

若输入为一对称方波，则积分器的输出为一对称三角波，其波形关系如下图所示：

方波-三角波变换波形

四、实验内容与步骤

1、基本放大器设计

（1）打开实验文件“基本放大器.DSN”，分析电路结构，电路为 3 倍同相放大器。

（2）点击运行按钮，观察示波器显示的波形，比较正弦信号放大前后区别并记录波形。

3

2

1

4

1

1

U1:A

TL084

+12v

-12v A B

正弦波输入R1

10k

R2

20k

R3

10k

（3）设计一个反相放大器：输入信号为正弦波，频率1KHz，幅度1V，放大倍数4倍。记录电路原理图和仿真波形。

3

2

1

4

1

1

U1:A

TL084

+12v

-12v A B

正弦波输入

R1

10k

R2

40k R3

10k

2、加法器设计

（1）打开实验文件“加法器.DSN ”，分析电路结构，电路为 反 相加法器。 （2）点击运行按纽，观察示波器显示的波形，比较输入和输出信号并记录

波形。

3

2

1

411

U1:A

TL084R2(1)

R1

10k

R210k

R3

10k A

B

R1(1)

+12

-12

A

B

输入波形 输出波形

（3）设计一个同相加法器，输入信号为两个正弦信号，幅度均为1V ，频率其中一个为1000Hz ，另一个为100Hz ，记录电路原理图和仿真波形。

3

2

1

4

11

U1:A

TL084R2(1)

R1

10k

R2

10k

R3

10k

A

B

R1(1)

+12

-12

A

B

R4

10k

3、比较、积分器

（1）打开实验文件“比较器.DSN ”，点击运行按纽，观察示波器显示的波形，

比较输入和输出信号并记录波形。