实验运算放大器的线性运用.ppt

实验运算放大器的线性运用
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一、实验目的
3. 掌握利用集成运算放大器实现比例、加减运算电路的基本方法。

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一、实验目的
3. 掌握利用集成运算放大器实现比例、加减运算电路的基本方法。
1. 判断运放好坏。
二、实验任务
2. 根据模拟电路实验箱上的741运算放大器，设计
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一个能实现Uo=3Ui的运算电路，并要求：
用表格的形式验证Uo=3Ui的运算电路，并画出电路的传输特性曲线。
3. 设计一个能实现Uo=2Ui1-5Ui2+3Ui3的运算电路，要求用表格的形式进行验证。
模拟电路实验箱(741运放、电阻、电位器)、数字万用表、导线。
三、实验设备
对该电路进行调零，写出“调零” 步骤。
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四、实验原理及步骤
对于理想化了的运放，它有一个“虚断”的特点，即I+=I-=0。
当理想运放工作在线性状态下时，它有一个十分突出的特点，就是“虚接”(或称“虚短”)的特点，即U+=U-。
对于反相输入、同相接地的电路，因U+=0，所以U-=0 ,故称为“虚地” ，它是“虚接” 的一种特殊情况。
在线性运用的电路设计时，均可利用运放这两个特点来推导输入、输出关系。要充分利用运放线性运用的公式进行设计、选择参数，以满足题目的要求。
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举例：下面是一个反相比例电路
－
当Rf =20kΩ时， =2，随着Ui从0逐渐正向(或负向)增加，输出Uo达到负饱和值(或正饱和)值Uom ，该值大小取决于电源电压，略小于电源电压(正、负饱和值大小略有差异)，此时Ui= ≈。
R′平衡电阻作用：使运放同相和反相输入端对地电阻相等，处于对称与平衡工作状态，减小温漂，提高运算精度。
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当Rf =50kΩ时， =5，随着Ui从0逐渐正向(或负向)增加，输出Uo达到负饱和值(或正饱和值)Uom ， Uom 值的大小取决于电源电压，略小于电源电压(正、负饱和值大小略有差异)，此时Ui= ≈。
电压传输曲线
=2
R1
Rf
－
电压传输曲线
=5
R1
Rf
－
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所以在做线性运用电路的实验时，要注意输入电压的取值应保证运放工作在线性区。
这说明在负反馈时运放并不一定工作在线性区。运放工作在线性区与输入电压有关。运放只有工作在深度负反馈时才工作在线性区。当运放工作在非线性区时，输出电压保持不变，其值取决于电源电压，且略小于电源电压(正、负饱和值大小略有差异)。
对于放大倍数= =5时，在Ui=-～，运放工作在线性区。
从上图看出，对于放大倍数= =2 的反相比例电路，在Ui=-～，运放工作在线性区；
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Off1 U－ U＋－12V
741管脚图
调零端子
741放在14个管脚的双列插座
NC+12V Uo off2
空脚
注意插座管脚号与芯片管脚号的区别
电源
同相输入
输出
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uA741是一个带调零端子的单运放。LM324则是四运放芯片,它含有四个独立的运放，共用一个±15V电源。
4Uo 4U－ 4U+ －15V 3U+ 3U－ 3Uo
同相输入
1Uo 1U－ 1U+＋15V 2U+ 2U－ 2Uo
反相输入
324管脚图
电源
输出
电源
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当输入Ui接入+5V直流电源时，运放处于负饱和状态Uo=-Uom，用万用表直流20V档监测输出端是否为-10V左右。
传输特性
当输入Ui接入-5V直流电源时，运放处于正饱和状态Uo=+Uom，用万用表直流20V档监测输出端是否为+11V左右。

利用运放非线性应用的过零比较器电路来判断：
步骤:
符合则确定运放是好的。
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由于输入失调的存在，运放在输入为零时，输出并不为零。由于本次实验采用带调零端子的741芯片做实验，所以可采用右图所示的调零电路进行调零。
Uo=2Ui 调零电路
2. 举例：Uo=2Ui的调零电路
方法：对照741管脚图，完成Uo=2Ui的运算实验电路 的连接后，使Ui接地，用万用表直流20