正弦波电路设计实验

运算放大器单电源供电电路
1
Rf2
VCC_CIRCLE Vcc
1
R
Vi
2
+2
1
2
CLE + C1
R1
3
1
+ R
C2
7V0
C3
VCC_CIRCLE
+ + -
Rf
1
2
Vcc
1
C1 +1 R1 2
VCC_CIRCLE Vi
2
R VCC_CIRCLE
4
A
2
V0
6
3
2
R2 1M
7
VCC_CIRCLE
1
1
R+ C2
2
2
(a)
(b)
如何选用反相和同相放大器
• 反相放大器的优点是：运放不管有无输入信号， 其两输入端电位始终近似为零，两输入端之间 仅有低于微伏级的差动信号（或亦称差模信 号）。而同相输入放大器的两个输入端之间除 有极小的差模信号外，同时还存在较大的共模 电压。虽然运放有较大的共模抑制比，但多少 也会因共模电压带来一些误差。如果要求输出 信号与输入信号反相，则采用反相放大器。
特性(Features):
• 内部频率补偿 • · 直流电压增益高(约100dB) • · 单位增益频带宽(约1MHz) • · 电源电压范围宽：单电源(3—30V)；双电源
(±1.5 一±15V) • · 低功耗电流，适合于电池供电 • · 低输入偏流 • · 低输入失调电压和失调电流 • · 共模输入电压范围宽，包括接地 • · 差模输入电压范围宽，等于电源电压范围 • · 输出电压摆幅大(0 至Vcc-1.5V)
脚1、4、5外 接调零电位器
D输出
LM358 LM124/224/324
D反L相M输3入58 双运算放大器
D同相输入
Vcc OUT负2电-源IN2 +IN2
8
C同相输入 C反相输入5
LM358
A输出 A反相输入
1 C输出 4 A同相输入
负电源 OUT1 -IN1 +IN1 Vee
正电源 B 输出 反 B反相输入 同 B同相输入
着10V的共模干扰信号。为了使输出信号的有用信号 （差模分量）能明显的大于干扰信号，这时要求该运 放应有多大的共模抑制比呢？
设该放大器的输出端的共模电压为Vocm ,则 Vocm=Vicm . Avc
集成运放的电源供给方式
• 集成运放有两个电源接线端+VCC和-VEE，但有 不同的电源供给方式。对于不同的电源供给 方式，对输入信号的要求是不同的。
• 同相放大器的优点是输入阻抗极高，因此输入 电阻取大取小影响不大，而反相放大器的输入 阻抗与输入电阻大小有关。对于内阻较大的传 感器则选用同相放大器更为合适。
反地相因电比要阻例求相运静同算态，时u+、 u– 对
反馈信号使净输入 信号减小—负反馈
所以平衡电阻 R2 = R1 // RF
RF
反馈电路直接从输 出端引出—电压反馈
若运放在应用中接成闭环放大电路， 其闭环放大电路的上限频率
fHF=GBW/AVF
(2) 压摆率（转换速率）SR 压摆率SR表示运放所允许的输出
电压Vo对时间变化率的最大值。
对于uA741，若将连接成电压跟随器电
路，若输入信号为Vin=2V， f=100KHz
的正弦信号，其输出波形如何？
为了要求输出不 失真，则要求输 入信号的应小于 0.8V。
一 实验目的
通过实验掌握由运算放 大器构成基本运算电路及 正弦波振荡电路的原理与 设计方法。
集成运放的几个重要参数： (1) 增益带宽积（GBW)
GBW=Avd . fH 其中，Avd为中频开环增益，fH为开环上
限截止频率。
以uA741为例，Avd=100dB即100000倍。fH =10Hz , GBW=10×100000=1MHz 。即该运放的fT=1MHz
集成运算放大器基 本运算电路实验
正弦波发生电路的设计实验
集成运算放大器的选择
• 对于性能指标没有特殊要求的一般交流放大，可选通
用型。如LM741，LM324，LM348。
• 作为快速采集的信号放大器，由于采样时的数据为离散 的阶跃信号，要求运放具有较高的工作速度，因此，必 须选用高速型，如μA715，μA772.
(3) 共模抑制比CMRR 该项指标表示了集成运放对共模信号（通常是干扰信 号）的抑制能力。定义
Avd 为开环差模增益，Avc为开环共模增益。共模抑制
比这一指标在微弱信号放大场合非常重要，以为在许 多实际场合，存在着共模干扰信号。假设某一放大器
的差模输入信号Vidm为10uV，而放大器的输入端存在
• 完成对弱信号的放大，要满足误差小于1 μV的要求， 可采用高精度型。如μA725，OP-27。
• 对频率范围很宽的信号放大，应选用宽带型。如CF507。 • 若要求运放输出信号幅值大，可选高压型，如F143。 • 对高阻信号源的输出信号进行放大，可选LF356。 • 对于能源有要求的，可选用低功耗型，如μA253。
• LM358 内部包括有两个独立的、高增 益、内部频率补偿的双运算放大器， 适合于电源电压范围很宽的单电源使 用，也适用于双电源工作模式，在推 荐的工作条件下，电源电流与电源电 压无关。它的使用范围包括传感放大 器、直流增益模块和其他所有可用单 电源供电的使用运算放大器的场合。 LM358 的封装形式有塑封8引线双列 直插式和贴片式。
（1）对称双电源供电方式
运算放大器多采用这种方式供电。相对于 （地）的正电源（+E）与负电源（-E）分 别接于运放的+VCC和-VEE管脚上。在这种
方式下，可把信号源直接接到运放的输入上， 而输出电压的振幅可达正负对称电源电压。
（2）单电源供电方式 单电源供电是将运放的-VEE管脚连接到地上。 此时为了保证运放内部单元电路具有合适的 静态工作点，在运放输入端一定要加入一直 流电位，如图1所示。此时运放的输出是在 某一直流电位基础上随输入信号变化。对于 图1交流放大器，静态时，运算放大器的输 出电压近似为VCC/2，为了隔离掉输出中的直 流成分接入电容C3。
集成运放的管脚顺序及功能
第二代集成运放CF741接线如图所示。双列直插式集
成运放的管脚顺序是，管脚向下，标志于左，序号自下而
上逆时针方向排列。管脚功能如下： 接正电源
为输出端
(+5~+18)V
为空脚
接负电源（5~-18）V
CF741外接线图
为反相输入端（输出信 号与输入信号反相位）
为同相输入端 （输出信号与输 入信号同相位）