模电实验运算放大器报告文档

《电子线路设计、测试与实验》实验报告

实验名称： 院（系）： 专业班级： 姓名： 学号： 时间： 地点： 实验成绩： 指导教师：

集成运算放大器的基本应用

一.实验目的

1.掌握集成运算放大器的正确使用方法。

2.掌握用集成运算放大器构成各种基本运算电路的方法。

3.学习正确使用示波器交流输入方式和直流输入方式观察波形的方法，重点掌握积分输入，输出波形的测量和描绘方法。

二.实验元器件

类型 集成运算放大器 电位器 电阻 电容 型号（参数） 1kΩ 100kΩ 10kΩ 5.1kΩ 9kΩ 0.01μf 数量 1片 1只 2只； 3只； 1只； 1只 1只 三、预习要求

1.复习由运算放大器组成的反相比例、反相加法、减法、比例积分运算电路的工作原理。 2.写出上述四种运算电路的vi、vo关系表达式。

3.实验前计算好实验内容中得有关理论值，以便与实验测量结果作比较。 4.自拟实验数据表格。

四.实验原理及参考电路

本实验采用LM324集成运算放大器和外接电阻、电容等构成基本运算电路。

1. 反向比例运算

反向比例运算电路如图1所示，设组件LM324为理想器件，则 ?0??

Rf?1 R1RfR110k100kv1ARL10kR9kvo

图1 反向比例运算电路原理图

其输入电阻Rif?R1，图中R??Rf//R1。

由上式可知，改变电阻Rf和R1的比值，就改变了运算放大器的闭环增益Avf。 在选择电路参数是应考虑：

1根据增益，确定Rf与R1的比值，因为 ○

Avf??Rf R1所以，在具体确定Rf和R1的比值时应考虑；若Rf太大，则R1亦大，这样容易引起较大的失调温漂；若Rf太小，则R1亦小，输入电阻Rif也小，可能满足不了高输入阻抗的要求，故一般取Rf为几十千欧至几百千欧。

若对放大器输入电阻有要求，则可根据Ri?R1先确定R1，再求Rf。

2运算放大器同相输入端外接电阻R?是直流补偿电阻，可减小运算放大器偏执电流产生的○

不良影响，一般取R??Rf//R1，由于反向比例运算电路属于电压并联负反馈，其输入、输出阻抗均较低。

本次试验中所选用电阻在电路图中已给出。

2. 反向比例加法运算

反向比例加法运算电路如图2所示，当运算放大器开环增益足够大时，其输入端为“虚地”，v11和v12均可通过R1、R2转换成电流，实现代数相加，其输出电压 vo???当R1?R2?R时

vo??Rf??Rfv11?v12?

R2??R1Rf?v11?v12? R为保证运算精度，除尽量选用精度高的集成运算放大器外，还应精心挑选精度高、稳定性好的电阻。Rf与R的取值范围可参照反比例运算电路的选取范围。 同理，图中的R??Rf//R1//R2。

RfR110kv11Av12R2 100kRL5.1kR5.1k100kvo

图2 反向比例加法运算电路原理

3. 反向比例减法运算

减法运算电路如图3，当R1?R2,R??Rf时，输出电压 vo?Rf(v12?v11) R1Rf在电阻值严格匹配情况下，本电路具有较高的共模抑制能力。

R110kv11100kAv12R2 100kvoR100k

图3 反向比例减法运算电路原理

4. 反向比例积分运算电路

0.01ufRfR110kv1Avo100kRLR’9k10k

图4 反向比例积分运算电路原理

如图4，当运算放大器开环电压增益足够大，且Rf开路时，可人认为iR?ic，其中

iR?v1dvo(t) ic??C R1dt将iR,iC代入，并设电容两端初始电压为零，则 vo(t)??1R1C?v(t)dt

01t当输入信号v1(t)为幅度V1的直流电压时，

1t1V1dt??V1t vo(t)??R1C?0R1C此时输出电压vo(t)的波形是随时间线性下降的，如图5。当输入信号v1(t)为正方波时，输出电压vo(t)的稳态波形如图6所示。

v1V1ooVovoo图5图6

实际电路中，通常在积分电容两端并联反馈电阻Rf，用于直流负反馈，其目的是减小集成运算放大器输出端的电流漂移，其阻值必须取得大些，否则电路将变成一阶低通滤波器。同时Rf的加入将对电容C产生分流作用，从而导致积分误差。为克服误差，一般需满足RfC??R1C。C太小，会加剧积分漂移，但C增大，电容漏电流也会随之加大。通常取

Rf?10R1,C?1?F。

集成运算放大器LM324的内部电路结构和引脚排列如图7所示。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/7z5d.html