电工电子实验之运算放大器的非线性应用.pptVIP

**电工电子实验之运算放大器的非线性应用第1页，共32页，星期日，2025年，2月5日实验目的1、掌握集成运算放大器的非线性使用方法。2、理解集成运算放大器的非线性应用的电路原理。第2页，共32页，星期日，2025年，2月5日集成运算放大器，有三级：输入级、中间级和输出级。是一种直接耦合的高增益的放大器，Aud可以达到上千。如果在其外围加上负反馈，可以实现信号的运算，处理，波形的产生和信号的变换等功能，应用十分广泛。为了分析方便，把实际运算放大器简化成理想运算放大器。运算放大器第3页，共32页，星期日，2025年，2月5日一、理想运算放大器概念1.开环差模电压增益Aud→∞；2.差模输入电阻Rid→∞3.差模输出电阻Rod→04.KCMR→∞5.输入失调电流IIO、失调电压UIO和它们的温漂均为零；6.输入偏置电流IIB=07.3dB带宽BW=∞第4页，共32页，星期日，2025年，2月5日运算放大器的两种基本反馈组态1、运算放大器的开环传输特性(a)运算符号；(b)开环传输特性第5页，共32页，星期日，2025年，2月5日(1)“+”表示同相输入端，表明从该端输入的信号输出为同相放大。(2)“?”表示反相输入端，表明从该端输入的信号输出为反相放大。(3)集成运放是高增益的直接耦合放大器。其开环放大倍数非常大。说明第6页，共32页，星期日，2025年，2月5日二、理想运算放大器特性1.“虚短”特性当运放工作在线性状态时，由于所以：2.“虚断”特性当集成运放工作在线性状态时，所以：第7页，共32页，星期日，2025年，2月5日三、运算放大器非线性应用电路（一）.方波发生器方波发生器第8页，共32页，星期日，2025年，2月5日1、分析(1)R、C作为积分电路,即:定时电路.(2)从电路结构看,它由一个迟滞比较器和RC充放电电路组成.其中迟滞比较器作为状态记忆电路,RC作为定时电路.(3)电路的正反馈系数F为:第9页，共32页，星期日，2025年，2月5日Uo=Vz+UDoN强调:在低频范围(如10HZ～10KHZ)内,对于固定频率来说此电路是一较好的振荡电路.当振荡频率较高时,为了获得前后沿较陡的方波,以选择转换速率较高的运放为宜.(4)电路的工作原理充电+放电+第10页，共32页，星期日，2025年，2月5日(5)电容器端电压随时间变化规律为第11页，共32页，星期日，2025年，2月5日（6）R3的作用R3为稳压管的限流电阻.∵Dz=3V,其额定功率为0.5W,使用它时,一般取它的1/10,即:0.5W/10=0.05W。这样可算出其额定最大IDzmax=0.05/3V≈17mA,由手册上给出一般稳压管的IDzmax=10mA。因此，0.05W/(10mA)2=500Ω=Rimin。如取IDz=8mA，则R=5V/8mA=0.625K,取R=620Ω。第12页，共32页，星期日，2025年，2月5日注:讨论:①IDz大,则充电电流大,则产生的C(结电容小),输出矩形波的上升沿陡直.②IDz小,则充电电流小,则产生的C(结电容大),输出矩形波的上升沿较缓.③IDz的取值在3mA～10mA范围,都可使稳压管正常工作.但由①和②的分析可知,IDz取得大一些,即:R3小一些为好。第13页，共32页，星期日，2025年，2月5日第14页，共32页，星期日，2025年，2月5日三、实际测量第15页，共32页，星期日，2025年，2月5日（二）.文氏桥正弦波振荡器第16页，共32页，星期日，2025年，2月5日1、原理分析首先讨论正反馈网络：第17页，共32页，星期日，2025年，2月5日幅频特性和相频特性表达式为其中第18页，共32页，星期日，2025年，2月5日RC串并联网络令：第19页，共32页，星期日，2025年，2月5日第20页，共32页，星期日，2025年，2月5日根据相位平衡条件，当ω=ωO时，为正反馈。因此振荡频率为：当ω=ωO时，F=1/3。根据相位起振条件求振荡频率ωOSC第21页，共32页，星期日，2025年，2月5日由振幅起振条件求开环增益A将正反馈环断开得到开环电路：同相放大器得到：A3因此：第22页，共32页，星期日，2025年，2月5日 通常R1或者Rf为热敏电阻。起到外稳幅的作用：R1是正温度系数,Rf是负温度系数。Rf和R1引入的电压串联负反馈有助于改善波形