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一 实验目的 1. 熟悉由集成运算放大器组成的反相比例运算电路、同相比例运 算电路、加法运算电路、减法运算电路、积分运算电路。 2. 验证以上几种电路的性能，掌握它们的调试方法。 * * 实验8 集成运算放大器组成的基本运算电路 二 实验原理 1. 关于运算放大器 集成运算放大器实际上是高增益的多级直流放大器。在其输出端和输入端之间接入不同的负反馈网络，就能实现各种不同的电路功能。本实验只讨论由运算放大器组成的信号放大和模拟运算电路。 一般运算放大器都设有相 位补偿端。因此，在使用时，首先要进行相位补偿，以消除可能产生的自激振荡。具体使用方法是，在运放的相位补偿端按要求接入一个阻容网络，进行相位补偿。本实验若采用运算放大器 F007 或 LM324 , 由于这两种运放已在内部电路中进行了相位补偿，因此，不需要在外部进行相位补偿。再将电路的输入端对地短路，调节调零电位器，使输出电压为零（用万用表测试）。 在利用运算放大器对含有直流分量的信号进行放大时，还应对运放进行调零。其目的是使运算放大器构成闭环电路以后，当输入为零时输出也为零。因此，一般的运放都设有调零端。调零的具体方法是：将运算放大器接成具体的运算电路并在运放的调零端按要求接入一个电位器作为调零电路。再将电路的输入端对地短路，调节调零电位器，使输出电压为零（用万用表测试）。最后将输入端与地断开，进行其它测试。每当实验电路有变化时，都需要重新调零。本实验若采用运算放大器 LM324 , 则不需要在外部进行调零。 在利用运算放大器对含有直流分量的信号进行放大时，还应对运放进行调零。其目的是使运算放大器构成闭环电路以后，当输入为零时输出也为零。因此，一般的运放都设有调零端。调零的具体方法是：将运算放大器接成具体的运算电路并在运放的调零端按要求接入一个电位器作为调零电路。 最后将输入端与地断开，进行其它测试。每当实验电路有变化时，都需要重新调零。本实验若采用运算放大器 LM324 , 则不需要在外部进行调零 。 实验室中常用的通用运算放大器 F007 的引脚如图 1.8.1 (a)所示。其中2 脚为反相输入端，3 脚为同相输入端，4、7 脚为电源端，1、5 脚为调零端，6 脚为输出端, RW为调零电位器。当实验电路接好后, 接通正、负电源电压，将实验电路的输入端短接，使 Vi = 0 ，调节 RW 使输出直流电压 VO = 0 。 这样就完成了调零工作。为简便起见，在后面的实验电路中，电源端和调零端不再画出。 实验室中常用的另一种通用运算放大器 LM324 的引脚如图 1.8.1 (b) 所示。 2. 反相比例运算电路 由 F007 组成的反相比例运算电路如图 1.8.2 所示。其闭环增益为 其输入电阻为： 在选择元件参数时应注意，ＲF 一般在几十千欧至几百千欧之间选取。ＲF 太大，则由式（1.8.1） 可知会使Ｒ1 也较大，这将会引起较大的失调温漂。若 ＲF 太小，Ｒ1 也会较小，这时往往不能满足电路高输入阻抗的要求。如果输入阻抗一定，则可以先根据式 1.8.2 选Ｒ1，然后根据式 1.8.1 确定 ＲF 。在放大含有直流分量的信号时，还应选取 Ｒ‘ = Ｒ1 // ＲF 。 由 F007 组成的反相比例运算电路如图 1.8.2 所示： 3. 同相比例运算电路 同相比例运算电路如图 1.8.3 所示。其闭环增益为： 同相比例运算电路属电压串联负反馈，具有输入阻抗高，输出阻抗低的特点。在多级放大电路中，常做缓冲或隔离级。特别是当 Ｒ1 开路ＲF 短路时，同相放大器就变成了同相跟随器。其用途与射极跟随器相同。 对两个输入信号进行相加运算的电路如图 1.8.4 所示。它实际上是两个反相比例运算电路的组合。该电路的输出为：当 Ｒ1 = Ｒ2 = Ｒ时，电路的输出为: （1.8.4） 4 加法运算电路 根据图 1.8.4 的工作原理，可以很方便地实现多个输入信号的相加电路。 5. 减法运算电路 用运算放大器组成的减法运算电路如图 1.8.5 所示。其输出为：当Ｒ1 =Ｒ2、Ｒ3 = ＲF 时， 输出为: 电路实现了对 vi2 和 vi1 的加权相减。当满足Ｒ1 =Ｒ2 =Ｒ3= ＲF 的条件时，输出为：当Ｒ1 =Ｒ2、Ｒ3 = ＲF 时， 输出为:电路实现了对 vi2 和 vi1 的加权相减。当满足Ｒ1 =Ｒ2 =Ｒ3= Ｒ