第4章 差动放大电路与集成运算放大器.ppt

实训4基本运算电路的组装与测试
差动放大电路
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集成运算放大器的应用
第4章差动放大电路与集成运算放大器
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第 4 章差动放大电路与集成运算放大器
实训4 基本运算电路的组装与测试
(一) 实训目的
(1) 初步接触集成运算放大器,了解其外形特征、管脚设置及其基本外围电路的连接。
(2) 通过反相比例运算电路、加法运算电路及减法运算电路输出、输入之间关系的测试,初步了解集成运放基本运算电路的功能。
(3) 进一步熟练示波器的使用,练****使用双踪示波器测量直流及正弦交流电压,以及对两路信号进行对比。
(二) 预****要求
(1) 复****前一章中有关集成运放及其引入负反馈的有关内容。
(2) 提前熟悉双踪示波器的使用方法。
(三) 实训原理
1. 集成运算放大器简介
集成运算放大器(简称集成运放或运放)是一种高放大倍数、高输入阻抗、低输出阻抗的直接耦合多级放大器,具有两个输入端和一个输出端,。它有8 个管脚,各管脚功能如图注所示。
集成运放是本教材中头一个集成电子器件,其内部结构比较复杂。不过,我们暂时可以不去了解其内部电路,只要掌握其外围电路的接法就可以了。
2. 负反馈的引入
由第3章可知,放大器引入负反馈后,可以改善很多性能。集成运放若不接负反馈或接正反馈,只要有一定的输入信号(即使是微小的输入信号),输出端就会达到最大输出值(即饱和值),运放的这种工作状态称为非线性工作状态。非线性工作状态常用在电压比较器和波形发生器等电路中,这里暂不考虑。集成运放引入负反馈后, 就可工作于线性状态。线性状态时,输出电压Uo与输入电压Ui之间的运算关系仅取决于外接反馈网络与输入端的外接阻抗,而与运算放大器本身参数无关。这一点大家在实训中要充分体会。
3. 几种基本运算电路
依外接元件连接的不同,集成运放可以构成比例放大、加减法、微分、积分等多种数学运算电路。本实训只不过进行其中几种运算。
1) 反相比例运算
(a)所示。输入信号Ui从反相输入端输入,同相输入端经电阻接地。这个电路的输出与输入之间有如下关系:
 Uo= 
即输出电压与输入电压成比例, 比例系数仅与外接电阻Rf、R1有关,与运放本身的参数无关。同相端所接R2、R3称为平衡电阻,其作用是避免由于电路的不平衡而产生误差。
若使Rf=R1,则Uo=Ui,此时电路称为反相器,即输出电压与输入电压大小相等而极性相反。
2) 反相加法运算
(b)所示为反相加法运算电路。图中,两个输入信号Ui1、Ui2分别经R1、R2(数值与R1相等)输入反相端。 R3为平衡电阻,R3=R1//R2//Rf。这个电路的输出输入关系为
Uo=
若Rf=R1=R2,则Uo=(Ui1+Ui2)。
3) 减法运算
(c)为减法运算电路, 其中R1=R2,R3=Rf。两个输入信号Ui1、Ui2分别经电阻R1、R2从反相、同相两个输入端输入。这个电路的输出输入关系为
Uo=
若R1=R2=R3=Rf,则Uo=Ui2Ui1。
4. 调零问题
由于集成运放一般都存在失调电压和失调电流, 因而会影响运算精度。比如,(a)的反相比例运算电路中, 输入电压Ui=0时,输出电压Uo不为0,而是一个很小的非零数。
调整1、5脚连接的调零电位器RP,可使输出电压变为零。这个过程就是运放的调零。调零之后再进行各种运算电路的测量,测量结果才会准确。
(四) 实训内容
1. 反相比例运算电路测试
(a)在模拟实验包上搭建电路,确定无误后,接入±15V直流稳压电源。首先对运放电路进行调零,即令Ui=0,再调整调零电位器RP,使输出电压Uo=0。
(1) ,分别测量对应的输出电压Uo,并计算出电压放大倍数。