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集成运放电路(国开 集成运放的线性运算电路）( 二 )

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图9.30 积分运算电路
由图可知：


式中 ， 
。若输入0.2V的直流电压 ， 则：


此时 ， 电路输出vO与时间t成线性关系 ， vO随时间变化的轨迹可通过示波器直接观察 。具体做法是先将光点移至屏幕左上角作为坐标原点 ， Ｙ轴输入耦合选用“直接耦合” ， 扫速开关和Y轴灵敏度开关均置于适当位置 ， 触发方式采用“常态触发” 。此时若将S2打开 ， 即可看到光点随时间移动的轨迹 ， 由此可分析vO与时间t的关系 。
5．用积分电路将方波转换为三角波
电路如图9.31所示 。图中 ， 电阻R2的接入是为了抑制由IIO和VIO所造成的积分漂移 ， 从而稳定运放的输出 。
图9.31 将方波转换为三角波
由电路可得下列运算关系：


式中 ， 
。
当t<<2时 ， 有


所以 ， 


在t<<2（2=R2C）的条件下 ， 若vI为常数 ， 则vO与t将近似成线性关系 。因此 ， 当vI为方波信号并满足Tp<<2时（Tp为方波高电平宽度） ， 则vO为三角波 ， 且方波的周期愈小 ， 三角波的线性度愈好 ， 但三角波的幅度将随之减小 。
实验时要求方波的周期可按TP≈2、TP<<2和百思特网 TP>>2三种情况来选取 ， 分别用示波器观察输出和输入电压波形 ， 记录输出电压波形的幅度和线性情况 。
五、计算机辅助设计
按下列要求设计运算电路 ， 并对电路进行仿真分析 。其中运放可选A741 。
1．用运放实现反相加法运算 ， 要求
。输入信号如图9.32所示 ， 仿真分析输出电压波形 。其中三角波可采用分段线性信号源VPWL元件 ， VPWL元件在使用时只需设置信号转折点的时间和幅值即可；方波信号可以选择VPULSE元件 ， 也可以选择VPWL元件 。
图9.32 加法器和减法器的输入信号
2．用运放实现同相比例放大器 ， 要求
。在输入端加1V直流电压 ， 设置瞬态分析 ， 仿真分析输出电压波形 。
3．用运放实现减法器 ， 要求
。输入信号如图9.32所示 ， 仿真分析输出电压波形 。
4．用运放实现积分器 ， 要求
。在输入端分别加直流信号（幅值为1V）、正弦信号（幅值为10V、频率为10Hz）和方波信号（峰峰值为10V、频率为10Hz） ， 设置瞬态分析 ， 仿真分析输出电压波形 。
5．仿真分析图9.31所示电路 ， 将方波转换为三角波 。要求按TP=2、TP=0.12和 TP=102三种情况进行仿真分析 ， 并观察输出电压波形的幅度和线性度 。
六、实验报告：
【集成运放电路(国开 集成运放的线性运算电路）】1．整理实验数据和结果 ， 画出波形图（注意画出波形间的相对关系、标明周期和幅度） 。
2．将实测数据与理论计算值相比较 ， 并分析产生误差的原因 。
3．记录并分析实验过程中出现的问题和现象 。
4．问题讨论：
（1）若输入信号与集成运放的同相端相连 ， 当信号正向增大时 ， 运放的输出是正还是负？若输入信号与运放的反相端相连 ， 当信号负向增大时 ， 运放的输出是正还是负？
（2）集成运放组成的比例、加法和积分等基本运算电路 ， 在没有输入信号时 ， 输出端的静态电压应该是多少？

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