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集成运放电路(国开 集成运放的线性运算电路）

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集成运放电路(国开 集成运放的线性运算电路）
集成运放的线性运算电路
一、实验目的：
1．掌握集成运放组成的比例、加法和积分等基本运算电路的功能 。
2．了解集成运算放大器在实际应用时应考虑的一些问题 。
3．掌握在放大电路中引入负反馈的方法 。
二、实验内容
1．实现两个信号的反相加法运算 。
2．实现同相比例运算 。
3．用减法器实现两信号的减法运算 。
4．实现积分运算 。
5．用积分电路将方波转换为三角波 。
三、实验准备
1．复习教材中有关集成运放的线性应用部分 。
2．拟定实验任务所要求的各个运算电路 ， 列出各电路的运算表达式 。
3．拟定每项实验任务的测试步骤 ， 选定输入测试信号S的类型（直流或交流）、幅度和频率范围 。
4．拟定实验中所需仪器和元件 。
5．在图9.30所示积分运算电路中 ， 当选择I＝0.2V时 ， 若用示波器观察O（t）的变化轨迹 ， 并假定扫速开关置于“1s/div” ， Y轴灵敏度开关置于“2V/div” ， 光点一开始位于屏幕左上角 ， 当开关S2由闭合转为打开后 ， 电容即被充电 。试分析并画出O随时间变化的轨迹 。
四、实验原理与说明
由集成运放、电阻和电容等器件可构成比例、加减、积分、微分等模拟运算电路 。在这些应用中 ， 须确保集成运放工作在线性放大区 ， 分析时可将其视为理想器件 ， 从而得出输入输出间的运算表达式 。下面介绍几种常用的运算电百思特网路：
1．反相加法运算
电路如图9.27所示 ， 其输入与输出之间的函数关系为：
图9.27 反相加法运算电路
通过该电路可实现信号I1和I2的反相加法运算 。为了消除运放输入偏置电流及其漂移造成的运算误差 ， 须在运放同相端接入平衡电阻R3 ， 其阻值应与运放反相端的外接等效电阻相等 ， 即要求R3= Rl∥R2∥Rf 。
实验时应注意：
（1）为了提高运算精度 ， 首先应对输出直流电位进行调零 ， 即保证在零输入时运放输出为零 。
（2）输入信号采用交流或直流均可 ， 但在选取信号的频率和幅度时 ， 应考虑运放的频率响应和输出幅度的限制 。
（3）为防止出现自激振荡 ， 应用示波器监视输出电压波形 。
2．同相比例运算
图9.28所示电路为同相比例运算电路 ， 其特点是输入电阻比较大 ， 输入与输出电压之间的函数关系为：


电阻R2的接入同样是为了消除运放输入偏置电流的影响 ， 要求 R2=R1∥Rf 。实验注意事项同前 。
图9.28 同相比例运输电路
3．减法器（差分放大电路）
图9.29所示电路为减法器电路 。为了消除运放输入偏置电流的影响 ， 要求R1=R2、Rf=R3 。该电路输入与输出之间的函数关系为：


实验注意事项同前 。
图9.29 减法器
4．积分运算电路
积分运算电路如图9.30所示 。在进行积分运算之前 ， 首先应对运放输出调零 。为了便于调节 ， 将图中S1闭合 ， 即通过电阻R2的负反馈作用实现调零 。但在完成调零后 ， 须将S1打开 ， 以免因R2的接入而造成积分误差 。S2的设置一方面为积分电容提供放电通路 ， 将其闭合即可实现积分电容初始电压vC(0)=0；另一方面 ， 可控制积分起始点 ， 即在加入信号vI后 ， 只要S2一打开 ， 电容就被恒流充电 ， 电路也就开始进行积分运算 。

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