1、實驗四集成運算放大器的基本應用模擬運算電路一、實驗目的1、研究由集成運算放大器組成的比例、加法、減法和積分等基本運算電路 的功能。2、了解運算放大器在實際應用時應考慮的一些問題。二、實驗原理集成運算放大器是一種具有高電壓放大倍數的直接耦合多級放大電路。當外部接入不同的線性或非線性元器件組成輸入和負反饋電路時，可以靈活地實現各種特定的函數關系。在線性應用方面，可組成比例、加法、減法、積分、微分、 對數等模擬運算電路。1. 理想運算放大器特性在大多數情況下，將運放視為理想運放，就是將運放的各項技術指標理想化， 滿足下列條件的運算放大器稱為理想運放。開環電壓增益 Aid=x輸入阻抗ri=x輸出阻抗r

2、o=0帶寬 fbW=x失調與漂移均為零等。2. 理想運放在線性應用時的兩個重要特性(1) 輸出電壓UO與輸入電壓之間滿足關系式Ub= Aud ( U+ LL)由于A,d=x，而Lb為有限值，因此，L+ L0。即L+U-，稱為“虛短”。(2) 由于ri=x，故流進運放兩個輸入端的電流可視為零，即I ib = 0，稱為 “虛斷”。這說明運放對其前級吸取電流極小。上述兩個特性是分析理想運放應用電路的基本原則，可簡化運放電路的計 算。3. 基本運算電路(1) 反相比例運算電路電路如圖71所示。對于理想運放，該電路的輸出電壓與輸入電壓之間的 關系為為了減小輸入級偏置電流引起的運算誤差，在同相輸入端應接入

3、平衡電阻F2=R / R。R1(2) 反相加法電路電路如圖7 2所示，輸出電壓與輸入電壓之間的關系為UoiUi UJ R3= Ri R / RR1R2(3)同相比例運算電路圖7 3(a)是同相比例運算電路，它的輸出電壓與輸入電壓之間的關系為R U。二(1匚)Ui R2= R FF當時,RlU= U，即得到如圖7 3(b)所示的電壓跟隨器。圖中 F2 =R,用以減小漂移和起保護作用。一般R取10KQ, Rf太小起不到保護作用，太大則影響跟隨性(4)差動放大電路(減法器)對于圖7-4所示的減法運算電路，當Ri= R, Rs = R=時，有如下關系式序號名稱型號與規格數量備注1直流電源+ 12V12

4、函數信號發生器13交流毫伏表14直流電壓表15集成運算放大器卩 A74118電阻器若干側KRf若十Rf UoF(Ui2 -Uii)R1二、實驗設備與器件四、實驗電路圖(1)反相比例運算電圖 7c相圖71 ；反相 001PFUo8+十比例運算電路9Riut 0圖710K2-反相加:去運算電路+ 12VUo(2)同相比例運算電路i: e運算 IX PI100K4)差動放大電路(減法器)圖7 4減法7 2100K四實驗步驟U I反相比例運算電路100K11-12VUoUiR100KQQ圖足-5 10積分運算電路Kij積分運算電路ooRm100K100KI *-12VUo+o(1)按圖7- 1連接實驗

5、電路，接通土 12V電源，輸入端對地短路，進 行調零和消振。(2) 輸入f = 100Hz U = 0.5V的正弦交流信號，測量相應的 UO,并用 示波器觀察U0和U的相位關系，記入表7-1。2、同相比例運算電路(1) 按圖7- 3(a)連接實驗電路。實驗步驟同內容1,將結果記入表7 2。(2) 輸入f = 100Hz, U = 0.5V的正弦交流信號，測量相應的UO,并用 示波器觀察U。和u的相位關系，記入表7-2。3、反相加法運算電路(1)按圖7 2連接實驗電路。調零和消振。(2 )從2個-5v+5v的直流電源分別輸入自擬的電壓作為 U1和S輸入信 號,測量輸出電壓U0,分別填入表7-3中

6、。4、減法運算電路(1) 按圖7 4連接實驗電路。調零和消振。(2)采用直流輸入信號，實驗步驟同內容3,記入表7 4五、數據表格及數據表 7-1 實驗數據表一(Ui = 0.5V , f = 100Hz )U (V)出V)Ui波形0.232.741,J 4tUO波形Av實測值計算值t11.9111U (V)U0 (V)Ui波形Uo波形Av0.20-2.11i實測值計算值rt10.5510表 7 2 實驗數據表二(U = 0.5V f = 100Hz )表7-3實驗數據表三U1(V)0.20.3-0.2-0.2-0.3U2(V)0.2-0.20.3-0.20.3出V)-4.30-1.26-1.1

7、93.80-0.21表74實驗數據表四U1 (V)0.2-0.20.1-0.30.3U2(V)0.10.1-0.2-0.30.3IO(V)-1.142.97-3.020.12-0.14六、數據處理及分析誤差分析：將實驗實際所得的公式與代入已知量的理論公式相比較。(1) 、反相比例運算電路理論公式U0 = 10U實驗所得10 = 10.55U分析：兩公式系數較為接近，其中實驗測得的系數比理論值稍大， 可見實際 情況與理論較為相符。偏大的可能是由于電路構造上的系統誤差、 個人誤差、電 路板上的電阻的標稱值與實際值存在差異等引起誤差。(2) 、同相輸入比例運算電路理論公式U0= 11 U實驗所得U0

8、= 11.91 U分析：兩公式系數較為接近，其中實驗測得的系數比理論值稍大， 可見實際 情況與理論較為相符。偏大的可能是由于電路構造上的系統誤差、 個人誤差及電 路板上的電阻與實際值存在差異等引起誤差。(3) 、反相加法運算電路根據表三的數據及反相加法運算電路的理論公式 U二-(10U1+10U2)，計算 可知測得的數據與理論值存在一定的差值， 但差值并不是很大，符合要求，存在 誤差的因素有電路內部的系統誤差、個人操作誤差、電路構造上的系統誤差。(4) 、減法運算電路根據表四的數據及減法運算電路的理論公式 U0= 10 (U2- Ui1 )，計算可知測 得的數據與理論值存在一定的差值， 但差值

9、并不是很大，符合要求，誤差的產生 與系統誤差和整個電路的構造有關。七、實驗所得結論通過實驗可以知道，進一步證實了理想集成運放外接負反饋電路后，其輸出電壓 與輸入電壓之間的關系只與外接電路的參數有關，而與集成運放電路無關。八、思考及心得1、為了不損壞集成塊，實驗中應注意什么問題？答：(1)注意芯片管腳的排列順序，不能插錯；(2)芯片的電源不能接錯。2、心得體會去到實驗室時，我看著儀器，然后與實驗紙上實驗圖對比，但是看了好久都 看不懂，我不知道-12V從哪里來。后來，在老師的講解中，我明白了。我知道 了-12V是怎么連出來的，也知道了電路的連接，這次的實驗，在連接方面要注 意集成塊的連接，不能混亂

10、順序或者插錯，否則會損壞集成塊。在做這個實驗的 過程中，不能順便亂連線，會破壞儀器。這個實驗最難的方面是連接，連接得線太多了，而且集成塊芯片的管腳很多， 要區分哪個是與2號連接，哪個是與3號連接，哪個是與6號連接，還有就是那 些需要接地等等。在這個實驗的過程中，多虧了老師給的那個集成運算放大器MA741管腳圖，若果沒有它，我們也不能那么快就連接好。此外，在實驗的過程中，我和自己的 伙伴細心的看實驗圖，認真的連接每一根線，在這個過程中，我們合作的很好， 因此，很快就把實驗做完了，而且，做的還不錯，沒有太大的問題。這讓我真正 的體會到團結就是力量。本次實驗是關于集成放大器的， 通過實驗形象的把反相比例運算電路、 同相 輸入比例運算電路、 反相加法運算電路、 減法運算電路的運算關系展現出來， 讓 我的影響無比深刻。本次實驗，讓我學會了，做實