实验七集成运放实验 (1).doc

集成运算放大器的应用实验一、实验目的 ; 。 。二、实验仪器及器件 PC 计算机三、实验原理(1 )集成运放简介集成电路运算放大器(简称集成运放或运放)是一个集成的高增益直接耦合放大器,通过外接反馈网络可构成各种运算放大电路和其它应用电路。集成运放 uA741 的电路符号及引脚图如图 1所示。图 1 uA741 电路符号及引脚图任何一个集成运放都有两个输入端,一个输出端以及正、负电源端,有的品种还有补偿端和调零端等。(a) 电源端:通常由正、负双电源供电, 典型电源电压为±15V 、±12V 等。如: uA741 的7脚和 4脚。(b) 输出端: 只有一个输出端。在输出端和地(正、负电源公共端)之间获得输出电压。如: uA741 的6脚。最大输出电压受运放所接电源的电压大小限制,一般比电源电压低 1~2V ; 输出电压的正负也受电源极性的限制;在允许输出电流条件下,负载变化时输出电压几乎不变。这表明集成运放的输出电阻很小, 带负载能力较强。(c) 输入端: 分别为同相输入端和反相输入端。两输入端的输入电流 i +和 i -很小,通常小于 1 ?A,所以集成运放的输入电阻很大。( 2 )理想集成运放的特点 1234 56 78 调零 V -V + - 调零+ NC V O 在各种应用电路中,集成运放可能工作在线性区或非线性区:一般情况下, 当集成运放外接负反馈时,工作在线性区;当集成运放处于开环或外接正反馈时, 工作在非线性区。在分析各种应用电路时,往往认为集成运放是理想的,即具有以下的理想参数:输入电阻为无穷大、输出电阻为 0、共模抑制比为无穷大及开环电压放大倍数为无穷大。理想集成运放工作在线性区时的特点为: 0 0 V V i i ? ?? ??? ?; 、分别称为“虚短”和“虚断”。它们是分析理想集成运放线性应用电路的两个基本出发点。( 3 )反相比例运算电路电路如图 2所示,图中 R 2称为平衡电阻,取R 2=R 1 //R F。利用“虚短”和“虚断”的特点可求得其闭环电压放大倍数为: 1 F vfRAR ??在上述电路中,外接电阻最好在 1k~100k 范围内选择,电压放大倍数限定在100 内,以保证电压放大倍数的稳定性。 U1 741 3 2 4 7 6 5 1 VCC 15V VCC VEE -15V VEE R1 RF 10kΩ R2 3 0 4 Vi 2 Vo 图2反相比例运算电路(4 )同相比例运算电路电路如图 3 所示,取 R 2=R 1 //R F 。利用“虚短”和“虚断”的特点可求得其闭环电压放大倍数为: 11 F vfRAR ? ?上述电路中,集成运放的同相输入端和反相输入端电压均为输入电压,故同相比例运算电路的共模输入电压即为输入电压。因此要求输入电压的大小不能超过集成运放的最大共模输入电压范围。当取 R 1 为无穷大时, A vf为1 ,此时称为“电压跟随器”,是同相比例运算电路的特例。 U1 741 3 2 4 7 6 5 1 VCC 15V VEE -15V R1 RF 10kΩ R2