运放报告书—运算放大器的基本应用.docVIP

实验 运算放大器的基本应用 一、实验目的： 熟练掌握反相比例、同相比例、加法、减法等电路的设计方法 熟练掌握运算放大电路的故障检查和排除方法，以及增益、幅频特性、传输特性曲线的测量方法了解运算放大器的主要直流参数（输入失调电压、输入偏置电流、输入失调电流、温度漂移、共模抑制比，开环差模电压增益、差模输入电阻、输出电阻等）、交流参数（增益带宽积、转换速率等）和极限参数（最大差模输入电压、最大共模输入电压、最大输出电流、最大电源电压等）的基本概念了解运放调零和相位补偿的基本概念 二、预习思考： 查741运放的数据手册，自拟表格记录相关的直流参数、交流参数和极限参数，解释参数含义。参数名称 参数值 参数意义及设计时应该如何考虑 直流参数 输入失调电压IO 1—5mV （） 理想运放当输入电压为零时，其输出电压也为零，但实际运放当输入电压为零时，其输出端仍有一个偏离零的直流电压，这是由于运放电路参数不对称所引起的。 输入偏置电流IIB —100nA 指运放输入级差分对管的基极电流、，通常由于晶体管参数的分散性，。输入偏置电流的大小，在电路外接电阻确定之后，主要取决于运放差分输入级的性能，当它的β值太小时，将引起偏置电流增加。从使用角度来看，偏置电流愈小，由信号源内阻变化引起的输出电压变化也愈小。 输入失调电流IIO —20nA 输出电压为零时，两输入端静态电路的差值，即。其典型值为几十至几百纳安。由于信号源内阻的存在，会引起一输入电压，破坏放大器的平衡，使放大器输出电压不为零。愈小愈好，它反映了输入级有效差分对管的不对称程度。 失调电压温漂αIO 这是指在规定温度范围内的温度系数。 共模抑制比KCMR —90dB （） 差模电压增益与共模电压增益之比。 开环差模电压增益AVD 集成运放工作在线性区，接入规定的负载，无反馈负载情况下的直流差模电压增益。与输出电压的大小有关。通常是在规定的输出电压幅度（如）测得的值，又是频率的函数，频率高于某一数值后，的值开始下降。 输出 电压摆幅UOM 12—14V （） 10—13V () 正负输出电压的摆动幅度极限 差模输入电阻RID —2MΩ 输出电阻RO Ω 交流参数 增益带宽积G.BW —1.6MHZ 运放的增益是随着信号的频率而变化的，输出电压随信号频率增大而使其下降到最大值的0.707倍时的频率范围，称为带宽。增益与带宽的乘积是一个常数。 转换速率SR 时间内输出电压变化的最大值。 极限参数 最大差模输入电压IOR ±30V 反相和同相输入端所能承受的最大电压值。超过这个电压值，运放输入级某一侧的BJT将出现发射结的反向击穿，而使运放的性能显著恶化，甚至可能造成永久性损坏。 最大共模输入电压ICR ±13V 运放所能承受的最大共模输入电压。超过VICR 值，它的共模抑制比将显著下降。一般指运放在作电压跟随器时，是输出电压产生1%跟随误差的共模输入电压幅值。 最大输出电流IOS —40mA 运放最大正向或负向的峰值电流。通常给出输出端短路的电流。 最大电源电压SR ±22V 设计一个反相比例放大器，要求：|AV|=10，Ri10KΩ，将设计过程记录在预习报告上； 原理图 参数选择计算 电源电压±15V，R1=10kΩ，RF=100 kΩ，RL＝100 kΩ，RP＝10k//100kΩ。|Au|=10 仿真结果 输入正弦波峰峰值为1V，输出余弦波峰峰值为10V，反相放大10倍。 设计一个电路满足运算关系UO= -2Ui1 + 3Ui2 （1）原理图 （2）参数选择计算 电源电压±15V，R1=10kΩ，R=10 kΩ，R＝0 kΩ。UO= -2Ui1 + 3Ui2 （3）仿真结果 Ui1为1KHz、5V的方波信号，Ui2接入5kHz，0.1V的正弦信号，得到如图所示波形。 三、实验内容：实验： 图中电源电压±15V，R1=10kΩ，RF=100 kΩ，RL＝100 kΩ，RP＝10k//100kΩ。按图连接电路，输入直流信号i分别为－2V、－0.5V、0.5V、2V，用万用表测量对应不同i时的o值，列表计算A并和理论值相比较。i通过电阻分压电路产生。 Ui/V UO/V Au 测量值 理论值 -10 -0.491 4.769 -9.7 -10 0.499 -4.875 -9.8 -10 2.017 -12.92 -6.4 -10 实验结果分析：±15V，而且实际运放存在截止电压，运放输出的放大电压不会超过±15V，而设计的反相输入比例放大电路的增益Au为10，当输入电压为±0.5V时，放大10倍的电压小于±15V，所以能够达到放大倍数，测量所得的Au值和理论值很接近，而当输入电压为±2V时，若是放大10