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实验10 集成运算放大器(一)

时间:2021-07-04 来源:爱问旅游网
模电实验

实验10 集成运算放大器(一)

一、实验目的

1.测试由集成运算放大器构成的同相输入比例运算电路的电压传输特性。

2.了解集成运算放大器的二种输入方式,了解用集成运算放大器构成的加法,减法运算电路。 二.实验原理

集成运算放大器(简称集成放)是一种高增益的直流放大器,它有二个输入端。根据输入电路的不同,有同相输入、反相输入和差动输入三种方式。在实际运用中都必须用外接负反馈网络构成闭环,用以实现各种模拟运算。 1.同相输入比例运算电路及电压传输特性。 图10-1为同相输入比例运算电路,当输入端A加入信号电压ui,在理想条件下,基输入输出的关系为: uo=(1+Rf/R1)ui

即输入输出成比例关系。但输出信号的大小受放大器的最大输出幅度的限制,因此输入输出只在一定范围内是保持线性关系的。表征输入输出的关系曲线即:uo=f(ui)称为电压传输特性,可用示波器加以观察

图10-1 图10-2

称为电压传输特性,可用示波器加以观察。

2.反相输入加法运算电路

图10-2为反相输入加法运算电路,当输入端A、B同时加入ui1,ui2信号时,在理想条件下,其输出电压为 uo=-(ui1*Rf/R1+ ui2*Rf/R2)

3.差动运算电路

图10-3

图10-3为差动运算电路,用它可实现减法运算。当输入端A、B同时加入信号电压ui1,ui2信号时,在理想条件下,且R1=R2=R3,其输出电压为 uo=-Rf/R1(ui1- ui2)

三、仪器设备和所选用组件箱

名 称 数 量 1 模拟电子技术实验箱DQ-13 1 数字万用表VC9807A+ 1 YB1602函数发生器 1 AS1910双输入数字交流毫伏表 1 红华4314电子示波器 1 运算放大器芯片LM324或uA741, uA740

实验采用集成运算放大器型号为LM324。它是由四个独立的高增益,内部频率补偿的运算放大器组成,既可在双电源下工作,也能在宽电压范围的单电源下工作。上图是LM324塑料封闭十四脚的双列直插组件的管脚布置图,实验时可任意选用其中一只。表10-1和表10-2是LM324的(部分)极限参数和电特性参数。

表10-1 LM324的(部分)极限参数

参数 最大额定值 单位 V 最大电源电压 32或正负16 32 V 差动输入电压 570 mW 功耗(L塑封双列直插式) 0-70 工作温度范围 ℃ 表10-2 LM324的电特性参数 参数(U +5V) 最小 典型 最大 单位 +0 u -1.5 V 输入共模电压范围 25 100 DB 大信号电压增益

0 u -1.5 V 输出电压摆幅 65 70 Db 共模抑制比 20 40 mA 输出电流(流出) 10 20 mA (吸收) 40 60 mA 短路到地 四、实验内容及步骤 1.电压传输特性和同相比例运算 在DQ-13组件箱左下方,将待测运放的管脚正确地插入管座,按图10-1接线。 1)交流(示波器)法

将频率为100HZ的音频信号作Ui,接至输入端A,由零逐渐增加,用示波器观察输出电压Uo的波形,记录输入电压及最大不失真输出电压值,记录表10-3。 再把ui接示波器的X轴输入端,作为X轴扫描电压Uo接示波器的Y1输入端,使ui的幅度从零逐渐增加,观察电压传输特性,绘于表10-3。 输入信号 最大不失真输出电压 电压传输特性曲线 (V) (V) 有效值 波形 有效值 峰值 波形 2) 直流法 以图10-6所组成的直流信号Ui作输入,适当改变Ui,测试响应的Uo值,记入表10-4中,并计算Uo/Ui(要求测得的Ui值有大有小,有正有负)。

+图10-6 图10-7

表10-4 Ui(V) Uo(V) Uo/Ui 图中,10K电位器及2K固定电阻均在DQ-13组件箱下方。 2.加法运算

按图10-2线路完成加法运算,信号按图10-7接线,1与A端2与B端分别相连,适当调节信号大小和极性,测出Uo,记入表10-5。

表10-5 Ui1 Ui2 Uo Uo/(Ui1+Ui2) 注:(1)调节U1、U2时,相互有影响要反复调节。 (2)输入信号大小要适当掌握,避免进入饱和区。 3.减法运算

按图10-3线路完成减法运算,要求同上。记入表10-6。 表10-6

Ui1 Ui2 Uo Uo/(Ui1+Ui2) 五、实验总结 1.画出各实验线路图,整理实验数据及结果,总结集成运算放大器的各种运算功能。

2.根据实验测得的同相比例传输特性,画出反相比例传输特性,并说明之。 六、预习思考题

1.什么是集成运算放大器的电压传输特性?输入方式的改变将如何影响电压的传输特性? 2.集成运算放大器的输入输出成线性关系,输出电压将会无限增大,这话对吗?为什么?

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