实验四   集成运算放大器的应用（一）

重点：

l  掌握集成运算放大器的正确使用方法

l  掌握用集成运算放大器构成基本运算电路的方法电路的功能。（同相、反相放大器）

知识点及涉及内容：

知识点为集成运放的线性应用；涉及电路参数的测量方法

本次实验着重以输入与输出之间施加线性负反馈网络后所具有的运算功能进行研究。理想运放在线性运用时具有以下重要特性：

（1）理想运放的同相和反相输入端电流近似为零。

（2）理想运放在线性放大时，两输入端电压近似相等。

一、实验目的

通过实验，掌握集成运算放大器的正确使用方法，进一步了解运放在信号放大和模拟运算方面的应用。

二、实验原理

1. 反相放大器

电路如图4-1所示，信号由反相输入，在理想化条件下，反相放大器的闭环增益为

         A_uf==－

由上式可知，选用不同的电阻比值,|A_uf|可大于1，也可小于1。当R_f=R时，放大器的输出电压等于输入电压的负值。此时反相放大器显示反相跟随作用，因此，称它为反相器。

                 

图4-1反相放大器

反相放大器属电压并联负反馈放大电路，其输入、输出阻抗都比较低。

2. 同相放大器

电路如图4-2所示，在理想化条件下，其闭环电压增益为

           A_uf==1+

当R_f为有限值时，|A_uf|恒大于1，当R（或R_f=0）时，同时放大器转变为同相跟随器。

            

图4-2同相放大器

三、实验内容分析：

1． 反相放大器

电路如图4-1所示，信号由反相输入，在理想化条件下，反相放大器的闭环增益为

           A_uf==－       

为　　 A_uf=－2

为　　 A_uf=－3

2.同相放大器

电路如图4-2所示，在理想化条件下，其闭环电压增益为

           A_uf==1+       

为     Auf=3

为     A_uf=4

四、 实验内容、方法及结果：

1. 反相放大器

(1)实验电路如图4-1，连接电路，检查无误后，接通电源。

(2)输入f=1KHZ,=1v正弦信号，用双踪示波器同时观察并定量纪录U_i和U_o的波形，计算出电压增益A_uf。

(3)改变为，重复（1）（2）步骤，观察波形变化，并定量记录U_i和U_o波形，计算A_uf。

表1   f=1KHZ 输入信号=1v时

图4-3  反相放大器波形图

2. 同相放大器

实验电路如图4-2，实验内容与步骤和反相放大器相同。

表2   f=1KHZ 输入信号=1v时

图4-4  同相放大器波形图

五、 实验结果分析、小结：

1、实验结果在误差允许范围内，与理论结果相符合，验证了理论的正确性。

误差分析：仪器设备本身引起的系统误差；读数时产生的视觉误差（主要来源于示波器的读数）；电阻等元件实际值与标称值之间存在误差。

2、反相放大器：选择不同的电阻比值，就改变运算放大器的闭环增益A_uf。

在选择电路参数时应注意：

（1）根据增益确定R_f和R的比值，即A_uf=－

（2）具体确定确定R_f和R的值

若R_f太大，则R也大，这样容易引起较大的失调温漂；若R_f太小，则R也小，输入电阻也小，不能满足高输入阻抗的要求。一般R_f为几十千欧-几百千欧。

（3）一般为了减小偏置电流和温漂的影响，一般取R_f//R,由于反相放大器属于电压并联负反馈，其输入输出阻抗均较低。

六、实验预习要求

1. 复习有关集成运放应用方面的内容，弄清本实验各电路的工作原理。

2. 计算图4-1和4-2中电路的放大倍数A_uf。

3. 此次实验使用的是LM324集成运算放大器，参考有关书籍，了解其各引脚功能及各参数的技术指标。

七、实验报告要求

1.根据观察到的波形与数据，在同一时间坐标轴上定量画出U_i、U_o关系对应的波形。

2.整理实验数据，并与理论比较，分析讨论。

3.总结反相放大器和同相放大器电路特点。

4.实验心得体会。

八、实验设备

1．示波器                              一台

2．函数信号发生器                      一台

3．交流毫伏表                          一台

4．直流稳压电源                        一台

5．万用表                              一只

6．实验箱                              一台

      

 

第二篇：实验四 集成运算放大器的基本应用