3.集成放大器的基本应用.pptVIP

集成运算放大器基本应用 一、实验目的 二、实验原理 三、实验内容 四、报告要求 五、预习要求 六、思考题 一、实验目的 1、验证由集成运算放大器组成的反相放大器、同相放大器、电压跟随器、加法器、减法器和积分器等基本运算电路的功能，加深对运算放大器基本应用电路结构和性能特点的理解。 2、通过对运算放大器基本应用电路的设计与实验，掌握其设计方法。 3、了解运算放大器构成的基本运算电路在实际应用时一些局限性、和应考虑的问题。 二、实验原理 1、集成运算放大器概述 集成运算放大器是一种具有高电压增益、高输入电阻、低输出电阻的直接耦合多级放大集成电路。在该集成电路的输入与输出之间接上不同的反馈网络,可实现不同用途的电路，例如利用集成运算放大器可方便地完成信号放大、信号运算（加、减、乘、除、对数、反对数、平方、开方等）、信号处理（滤波、调制）以及波形的产生和变换。集成运算放大器的种类非常多,可适用于不同的场合。 在分析或设计集成运放构成的电路时，通常可认为它是“理想的”，即其主要技术指标如表4-1所列的理想值。为了进行比较、该表也列出了实际运算放大器的相应参数范围，可以看出，实际集成运放绝大部分参数接近理想，这可以使分析和设计过程大大简化、而且造成的误差很小。 理想运算放大器在线性应用时有两个重要特性，这两个特性是分析理想运放线性应用电路的基本原则，可简化电路的计算。 （1） 。线性放大时 ，由于 ，而为有限值，因此 ，即“虚短”。 （2） 。由于Ri = ∞，因此流进运算放大器两个输入端的电流为零。 本实验采用的集成运算放大器是μA741，其开环电压增益典型值为 ，在直流及较低频率时 为常数。 潮过某一频率后以20dB/dec的速度下降，就像低通滤波器一样。在频率高到某一值时，开环增益将降为1，由于该放大器是直流耦合的、因此这频率值就是单位增益带宽。μA741的详细参数说明可从数据手册上找到、或从网上下载。下面给出与本实验相关的部分使用说明：图4-1(a)是μA741集成块外接引脚排列顶视图，这里给出的是八脚双列直插式封装。 管脚① 失调调零端 管脚② 反相输入端 管脚③ 同相输入端 管脚④ 负电源端管脚⑤ 失调调零端管脚⑥ 输出端管脚⑦ 正电源端管脚⑧ 空脚 图4-1(b)给出的是开环增益的频率响应图，图4-1(c)是μA741运算放大器失调电压调零接线图。 2、集成运放基本应用电路 集成运放的开环差模电压增益Avd很大，但受温度影响明显、很不稳定，而且开环运用时运算放大器的频带很窄，如μA741只有7Hz左右，显然难以满足交流信号的放大要求。要使集成运放实现信号的稳定放大，加反馈网络构成深度负反馈电路是必要条件。采用负反馈构成闭环电路虽然会降低电压增益，但可以提高电压增益的稳定性，可将频带扩展到 倍，这里 是反馈网络的反馈系数。另外深度负反馈还可以改善输入电阻、输出电阻等，使它们接近理想。 （1）反相放大器 电路如图4-2 所示，输入电压经R1加到反相输入端，Rf为反馈电阻、把输出电压vo反馈到反相端，构成深度电压并联负反馈。 对于理想运放，该电路的电压增益为，输入电阻为，输出电阻为、是一理想电压源。 电压增益式表明：理想运放构成的反相比例运算电路中，输出电压与输入电压相位相反，大小成比例关系、比例系数为 。比例系数与运算放大器开环增益无关，完全由外接固定电阻决定。当 时， ，即此电路成为了反相器。 同相端外接电阻 称为平衡电阻，取 可减小输入失调电流引起的运算误差。注意，此时的 应包括信号源内阻或前级电路的输出电阻。 （2）反相加法器 图4-3 所示电路为二输入加法器，输出电压与输入电压之间的关系为 对多输入端情况可以此类推。 的作用与反相比列运算电路中的 相同、为平衡电阻，取 。 （3）同相放大器 图4-4(a)是同相比例运算电路，属于电压串联负反馈电路。运放理想时该电路的电压增益为