集成运算放大器的基本应用-模拟运算电路

一、实验目的

1、 掌握用集成运算放大器组成的比例、加法、减法、积分等运算电路的性能及其测试方法。

2、 了解μA741运算放大器使用中的一些注意事项。

二、实验设备

双踪示波器 函数信号发生器

交流毫伏表 直流稳压源

数字万用表 子板-集成运放电路实验板

模拟实验箱

三、预备知识

1、 直流信号源

图7-1所示直流信号源由A5实验板左测提供。将±12V电源接入A5实验板，调节信号源两电位器，可在-5V～+5V范围内分别获得两路独立可调的直流信号；电压选择按键按下时，两路直流信号的可调范围则为-0.5V～+0.5V。

该直流信号源在以下比例放大、加法、减法、积分等运算电路中均有应用。μA741图7-2（a）所示构成的反相比例运算电路， μA741是一个高增益的直流放大器，属第二代通用型运放，其DIP封装的引脚分布如图7-2所示。

图7-2 μA741 DIP封装

四、实验内容及要求

1、反相比例运算放大器：

图7-3反相比例运算放大器原理图

实验电路如图7-3，试确定电路中元件参数，以实现Vo ＝－10Vi **的运算关系。

(1) 调零：比例运算电路首先要进行闭环调零。按图7-3连接电路，调整Rp=9.1KΩ，令输入V i =0，用万用表直流电压挡监测输出电压V 0 ，调节运算放大器的调零电位器 Ｒv1、Rv2 ，使V 0 ＝0V。

实验操作-调整平衡电阻Rp为9.1K

实验操作-调零

(2) 测量电压放大倍数：用直流电压表测量输出电压，验证反相比例运算放大器的传输特性，测量Ui和U 0， 将数据记录在表7-1中，并计算理论值与实测值之间的误差。

实验操作-反向比例-输入电压Vi=-0.8V

实验操作-反向比例-输入电压Vi=-0.8V测量Vo

实验操作-反向比例-输入电压Vi=-0.4V

实验操作-反向比例-输入电压Vi=-0.4V测量Vo

实验操作-反向比例-输入电压Vi=1V

实验操作-反向比例-输入电压Vi=1V测量Vo

实验操作-反向比例-输入电压Vi=1.2V

实验操作-反向比例-输入电压Vi=1.2V测量Vo

（3）将V**i改为0.1～0.5V的正弦交流信号输入时，观察测量输出波形，并记录交流输出结果。

实验操作-反向比例-输入正弦交流电压Vi=0.1V有效值

实验操作-反向比例-输入正弦交流电压Vi=0.1V有效值测量Vo

实验操作-反向比例-输入正弦交流电压Vi=0.1V有效值输入输出波形

2、反相输入加法器：

实验电路如图7-4所示，试确定电路中元件参数，以实现 Vo ＝－10(V**i1 ＋V* i2 * )** 。

注意： 调整Rp=6.2KΩ，合理给定直流输入电压信号Vi1、V**i2的量值。

图7-4 反相输入加法器原理图

实验操作-调整平衡电阻Rp为6.2K

实验操作-反相加法输入Vi1=0.1V

实验操作-反相加法输入Vi2=0.2V

实验操作-反相加法输入0.1V、0.2V测量输出Vo

实验操作-反相加法输入Vi1=0.1V

实验操作-反相加法输入Vi2=-0.2V

实验操作-反相加法输入0.1V 、-0.2V测量输出Vo

3、差动输入减法器：

实验电路如图7-5，试确定电路中元件参数，以实现 Vo ＝10(V**i2 －V**i1 )** 。

注意： 调整Rp=100KΩ，合理给定直流输入电压信号Vi1、V**i2的量值。

图7-5 差动输入减法器原理图

实验操作-调整平衡电阻Rp为100K

实验操作-减法运算输入Vi2=0.2V

实验操作-减法运算输入Vi1=0.1V

实验操作-减法运算输入0.2V、0.1V测量输出Vo

实验操作-减法运算输入Vi2=-0.2V

实验操作-减法运算输入Vi1=0.1V

实验操作-减法运算输入-0.2V、0.1V测量输出Vo

*4、反相输入积分器：

实验电路如图7-6所示：输入信号为正弦信号或为1000～5000Hz、2V的方波信号时，分别观测并记录输出信号的波形。

图7-6 反相输入积分器原理图

*5、电压跟随器：

实验电路如图7-7所示，输入正弦电压信号，令Vi=2V，将示波器置“X—Y”工作模式，并选择合适量程。由于Vi、Vo同频同相，故利用李沙育波形合成法可以观测电压跟随器的电压传输特性。记录示波器所显示的波形，并标注其坐标参数。

图7-7 电压跟随器原理图