2015年电大西电模作业复习.docVIP

一、集成运算放大器基本应用 选定集成运算放大器型号，例如：选择高速、高精度的差分放大器INA133（也可以选择其它类似器件），如图1所示为INA133内部电路。 要求： 1．利用该器件构成多种功能电路，例如图2所示为应用INA133组成反相比例放大器，图3为应用INA133组成相减器。 2.在该器件基础上，引入少量元器件（电阻、电容、晶体管、场效应管、运放），设计实现更多的应用电路，例如仪表放大器、相加器等。 一、集成运算放大器基本应用 比例运算放大器: 以1NA133为基本电路构成比例运算放大器 (1) 同相比例放大器 将INA133的2,5和1,3端子分别并联，以此运放作为基本放大器，反馈网络串联在输入回路中，且反馈电压正比于输入电压，引入串联电压负反馈。反馈电压为。 由运放的虚短和虚断，有输出电压为：。 其仿真电路为： 取，，得到结果为：。 其仿真输出波形为： （2）电压跟随器 当同相比例放大器的增益为1时，可得到电压跟随器，其在两个电路的级联中具有隔离缓冲作用。可消除两级电路间的相互影响。 其仿真电路为： 取，则。 其仿真输出波形为（显然蓝线被黄线给遮挡住了）： （3）反相比例放大器 将输入加至反相端，同时将正相端子接地，由运放0的虚短和虚断，又有，得输出为：。 其仿真电路为： 取，得到输出结果为。 其仿真输出波形为： （4）反相器： 当方向比例放大器增益为1时可得到反相器电路。 其仿真电路为： 取，输出结果为：。 其仿真输出波形为： （5）差分比例运算电路 利用INA133内部电阻构成双输入的差分比例放大器，分别加至运放的正相和反相端，其输出结果为：。 其仿真电路为： 取，则。 其仿真输出波形为： 求和电路 （6）反相相加器 在反相比例放大器的基础上课构成反相相加器，将INA133的1，3端子并联接地，由运放的虚短和虚断，有，输入信号通过2,5端子并联电路加至反相端，其输出，取，为20k。 其仿真电路为： 取，，由公式得到输出结果为。 其仿真输出波形为： （7）同相相加器 将输入信号引至同相端，得到同相相加器 由INA133内置电阻设计如下电路，得到输出结果为：。 其仿真电路为： 取，,由公式得到输出结果为：。 其仿真输出波形为： （8）相减器 将输入信号分别加在INA133的正相和反相输入端，可得到相减电路，其输出结果为：。 其仿真电路为： 取,，计算输出结果为： 。 其仿真输出波形为： 积分和微分电路 （9）积分器 利用INA133及电容可构成反相积分器，仿真电路如下图，电阻与运放构成积分器，电阻可起到保护作用，防止低频信号增益过大。信号通过电阻后进入系统，经积分器后输出，之后再反相。输出结果为：。 其仿真电路为： 取，，输入大小为4V，频率为1kHz的方波。 其仿真输出波形为： （10）微分器 电阻和电容以及运放构成微分器。电阻是输入电阻，起保护作用，可减小高频信号的增益，抑制高频噪声.信号通过电阻后进入系统，经微分器后输出，之后再反相。输出结果为：。 其仿真电路为： 取,，，输入大小为4V频率为1kHz的三角波 其仿真输出波形为： （11）差动积分器 利用INA133，由两个积分电路组成，其输出结果为。 其仿真电路为： 取，。取分别为6V和2V的频率为50HZ的方波。 其仿真输出波形为： 滤波器电路：利用INA133以及电容隔直通交的特性实际出滤波器电路 （12）低通滤波器： 由于运放的虚短和虚断，将其内在两个电阻并联，并将电容接在运放的正相端，因为电容具有隔直通交的特性，对低频信号，电容相当于开路，信号无损输入正相端，随着频率增大，部分信号通过电容流向了地，频率越高，电容相当于短路，大部分高频信号流入了地，只有低频信号才通过正相端。此时呈现一种通低频阻高频的特性。 其仿真电路为： 取，其截止频率：。 其波特仪显示波形为： 从图中可知其实际截止频率为：,与计算值有误差。 （13）高通滤波器 直接将输入信号经过一个电容，当输入信号频率过低时，电容相当于断路，当输入高频时，电容相当于短路。 其输出特性与低通滤波器相反，将信号通过高通滤波器时，当输入信号频率大于时，输出信号保持不变或略有下降，认为此信号可以通过滤波器，反之，当输入信号频率小于时，输出信号的幅度会急剧下降而无法通过滤波器。 其仿真电路为： 取，其截止频率：。 波特仪显示波形为： 从图中得到其截止频率为：3198Hz，与计算结果存在微小误差。 （14）带通滤波器 综合了高通滤波器和低通滤波器的传输特性，只允许某个频率范围内的信号通过。当输入信号的频率低于下截止频率或高于上截止频率时，输出信号会急剧下降，认为无法通过此滤波器，当频率处于两者之间时，其信号幅度保持不变或略有下降，，认为此能通过带通滤波器。 其仿真电路为： 取，。 其波特仪显示波形为： 从