J02_实验四：运放基本应用

1实验四基本运算电路二、实验注意事项一、实验目的三、实验内容与电路四、实验报告要求五、思考题2一、实验目的1.掌握集成运算放大器的正确使用方法。2.掌握用集成运算放大器构成各种基本运算电路的方法。二、实验注意事项本实验采用LM324集成运算放大器和外接电阻、电容等构成基本运算电路。LM324的引脚图如图4.1所示。实验时应注意下列事项：3.进一步学习正确使用示波器DC、AC输入方式观察波形的方法。重点掌握积分器输入、输出波形的测量和描绘方法。1.组装电路前须对所有电阻逐一测量，作好记录。2.LM324集成运算放大器的各个管脚不要接错，尤其是正、负电源不能接反，否则极易损坏芯片。3.注意DC,AC耦合概念与直流比例放大作用实验四基本运算电路3集成运放LM324_P82，图4.7.614131211123410985674OUT4IN－4IN+V－3IN+3IN－3OUT1OUT1IN－1IN+V+2IN+2IN－2OUTLM324稳压电源12V12V12V+12V++4集成芯片在面包板上的放置LM3245RfR1RL10kAv–+R=Rf//R1=9k100kvIvO4.2反相比例运算电路1.反相比例运算(不做)设组件LM324为理想器件，则输入电阻Rif≈R1foI1RR三、实验内容与电路(2)为减小偏置电流和温漂的影响，一般取R=Rf∥R1，因反相比例运算电路属于电压并联负反馈，其输入、输出阻抗均较低。(1)选择不同的电阻比值，就改变了运算放大器的闭环增益Af。一般取Rf为几十千欧几百千欧。若Rf太大，则R1亦大，易引起较大的失调温漂；若Rf太小，则R1亦小，输入电阻Ri也小，不能满足高输入阻抗的要求。实验提示：6RfR1RL10kAv–+R=Rf//R1=9k100kvIvO4.2反相比例运算电路1.反相比例运算实验要求：(1)参考图4.2所示电路，设计并安装反相比例运算电路，要求输入阻抗Ri=10k，闭环电压增益Af=10。(2)在该放大器输入端加入=1Hz正弦电压，有效值自定，用万用表测量放大器的输出电压值；改变I的大小，再测，研究I和的反相比例关系，填入自拟表格中。72.反相比例加法运算当R1＝R2＝R时，图4.3所示电路的输出电压为：为保证运算精度，除尽量选用高精度的集成运算放大器外，还应精心挑选精度高、稳定性好的电阻。4.3反相比例加法运算电路RfR1RL10kAv–+R=Rf//R1//R25.1k100kvI1vO10kvI2R2Rp1kvI+––+foI1I2RR实验提示：在图4.3中，接入=1kHz正弦波，调节电位器RP，用繁用表测量I1和I2电压的大小，然后再测大小。调节RP，改变I2的值，分别记录相应I1、I2和的数值，填入自拟表格中(此时R=Rf∥R1∥R2)。实验要求：83.减法运算当R1＝R2，R’＝Rf时，图4.4所示电路的输出电压为：为保证运算精度，除尽量选用高精度的集成运算放大器外，还应精心挑选精度高、稳定性好的电阻。实验提示：在图4.3中，接入=1kHz正弦波，分别测量11、12和数值。调节RP，改变I2的大小，再测，填入自拟表格中。研究减法运算关系。实验要求：4.4减法运算电路RfR110kAv–+R=Rf=100k100kvI1vOR210kvI2foI2I11RR94.比例积分运算假设电容C两端的初始电压为零，图4.5所示电路的输出电压为：实际电路中，通常在积分电容C两端并联反馈电阻Rf，用作直流负反馈，目的是减小集成运算放大器输出端的直流漂移。但是Rf的加入将对电容C产生分流作用，从而导致积分误差。为克服误差，一般须满足RfCR1C。C太小，会加剧积分漂移，但C增大，电容漏电也随之增大。通常取Rf10R1、C1F(涤纶电容或聚苯乙烯电容)。实验提示：4.5比例积分运算电路R110kAv–+R=Rf//R1=9kvO10kRLv1iR+–0.01F100kRfiCCtO1011()()ttdtRC104.比例积分运算在图4.5中，输入端加入=500Hz、幅值为1V的正方波，用双踪示波器同时观察I和的波形，记录在纸上，标出幅值和同期。实验要求：4.5比例积分运算电路R110kAv–+R=Rf//R1=9kvO10kRLv1iR+–0.01F100kRfiCC注意：用示波器观察I、的波形，应当采用DC输入方式并用作为内同步或外触发电压接到示波器的外触发接线端。11积分电路的输入信号输入f=500Hz，幅值为1V的正方波（调节offset使其为正方波）用DC挡测试vi和vo，画出其波形，标出其幅值和周期OFFSET正方波平均值1V12示波器屏幕上显示的小箭头是0V的位置vivOvi12四、实验报告要求1.确定实验电路所示各电阻的阻值。2.整理实验数据，填入自拟记录表格中。3.记录和描绘积分器I和O的波形。4.记录实验过程中出现的故障或不正常现象，分析原因，说明解决的办法和过程。13部分记录表格表6.1反相比例加法运算vivovo测vo理vi1=100mVvi2=自选vi1=200mVvi2=自选表6.2反相比例减法运算vivovo测vo理vi1=100mVvi2=自选vi1=200mVvi2=自选14五、思考题1.若输入信号与放大器的同相端连接，当信号正向增大时，运算放大器的输出是正还是负？2.若输入信号与放大器的反相端连接，当信号负向增大时，运算放大器的输出是正还是负？3.设计一个解下列二元一次方程组的运算电路：已知直流电压Vi1=–0.2V，Vi2=–0.4V（提示：采用运放构成的加、减运算电路，式中常数项为已知电压Vi1或Vi2与反馈支路的电阻运算的结果）。对所设计的电路进行实验（注意调零），测出x、y的电压值，并与理论值进行比较，分析误差产生的原因。xyxy224215下次实验单级共射放大电路实现与性能参数测量；测量静态工作点；测量放大倍数；观察并解决失真现象；选做通频带；完成表4.5.1和4.5.2，测绘Vi、Vo波形