实验九 集成运算放大器(I)

实验九 集成运算放大器（Ⅰ）

—信号运算电路

一、实验目的

1. 掌握由集成运算放大器组成的基本运算电路的功能。 2. 了解运算放大器在实际应用时应考虑的问题。 3. 进一步掌握正确使用电子仪器的方法。

二、实验原理

集成运算放大器是一种具有高增益、高输入阻抗的直接耦合多级放大电路。当外部接入不同的线性或非线性元、器件组成输入和负反馈电路时，可以灵活地实现各种特定的函数关系。在线性应用方面，可组成比例、加法、减法、积分、微分、对数等模拟运算电路。

集成运放电路由四部分组成，即输入级、中间级、输出级和偏置电路。 集成运放的主要性能指标：

1. 开环差模增益AOd，是在集成运放无外加反馈时的差模放大倍数称为开环差模增益， AOd=Δuo/Δ(up-uN),常用分贝（dB）表示，其分贝数为20lg|AOd|。

2. 共模抑制比KCMR，共模抑制比等于差模放大倍数与共模放大倍数之比的绝对值，即KCMR=|AOd/AOC|，用分贝表示其数值为20 lgKCMR。

3. 差模输入电阻rid,是集成运放在输入差模信号时的输入电阻。rid越大，从信号源索取的电流越小。

4. 输入失调电压UIO，是使输入电压为零时在输入端所加的补偿电压，其数值时当uI=0时，输出电压折合到输入端电压的负值，即UIO= -

uOuI?0AOd。

5. 输入失调电流IIO，它反映了输入级差放管输入电流的不对称程度。 1.反相比例运算电路

电路如图9-1所示，对于理想运放，该电路的输出电压与输入电压之间的关系为：

uO=-

RFui R2=R1//RF R1为了减小输入级偏置电流引起的运算误差，在同相输入端应接入平衡电阻R2，而R2=R1//RF。

2.同相比例运算电路

图9-2是一个同相比例运算电路，它的输出电压与输入电压之间的关系为：

uO=（1?

RF）ui R2=R1//RF R1

3.反相加法电路

电路如图9-3所示，该电路的输出电压与输入电压之间的关系为：

uO= -（

RRFui1+Fui2） R3=R1//R2//RF R1R24.减法运算电路（差分放大电路）

电路如图9-4所示，当R1=R2，R3=RF时，其输出与输入的关系如下：

uO=

5.电压跟随器

电路如图9-5所示，图中R2=RF，用以减小漂移和起保护作用。一般RF取10kΩ，RF太小起不到保护作用，太大则影响跟随性。其输出与输入的关系为：uO= ui。

6.积分运算电路

反相积分电路如图9-6所示，在理想化条件下，输出电压uO等于：

RF（ui2 -ui1） R11uO（t）=?R1Ct?0ui dt + uC（0）

式中uC（0）是t = 0时刻电容C两端的电压值，即初始值。

如果ui（t）是幅值为E的阶跃电压，并设uC（0）= 0，则：

1uO（t）= ?R1Ct?0E dt = -

Et R1C即输出电压uO（t）随时间增长而线性下降。RC的数值越大，达到给定值所需的时间就越长。积分输出电压所能达到的最大值受集成运放最大输出范围的限制。

三、实验仪器与设备

1. DS1052E型数字示波器

2. DG1022型双通道函数/任意波形发生器 3. YB2173F智能数字交流毫伏表 4. DT9205型数字万用表 5. EL-ELA-Ⅳ型模拟电路实验仪

四、实验内容及步骤

实验前要熟悉运放组件各管脚的位置；切忌正、负电源极性接反和输出端短路，否则将会损坏器件。

1. 反相比例运算电路

（1）按图9-1连接实验电路，使ui=0；接通±12V直流电源，进行调零。

（2）在放大器的输入端输入f=100HZ，ui=0.5V的正弦交流信号，用交流毫伏表测量uO，并用示波器观察uO和ui的相位关系，记入表9-1中。计算放大倍数AV，与理论值比