【正文】 直流平衡電阻為： RP = Rf // R1 。 181。若在它的輸出端和輸入端之間加上反饋網(wǎng)絡(luò)就可以組成具有各種功能的電路。 難 點(diǎn) 能按照輸出電壓與輸入電壓的關(guān)系要求，設(shè)計(jì)集成運(yùn)放應(yīng)用電路，并確定電阻的阻值 。 工作任務(wù)： ? 比例運(yùn)算電路制作與測(cè)試 ? 三角波、方波發(fā)生器設(shè)計(jì)與制作 ? 函數(shù)信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì)與制作 課題 項(xiàng)目四 信號(hào)產(chǎn)生電路設(shè)計(jì)與制作 任務(wù)一 比例運(yùn)算電路制作與測(cè)試 任務(wù)分解 集成運(yùn)放引腳識(shí)讀與電壓法判斷質(zhì)量的好壞 比例運(yùn)算電路制作與測(cè)試 授 課 方 式 講 授 操作演示 仿真演示 研究學(xué)習(xí) 學(xué)生操作 師生互動(dòng) √ √ √ √ √ 能力目標(biāo) 能正確識(shí)讀集成運(yùn)放的引腳 ； 會(huì)用電阻測(cè)量法或電壓測(cè)量法判斷集成運(yùn)放質(zhì)量的好壞 ； 初步具有排除集成運(yùn)放常見應(yīng)用電路故障的能力。 知識(shí)目標(biāo) 了解集成運(yùn)放的電路結(jié)構(gòu)，熟知集成運(yùn)放降低零點(diǎn)漂移的基本方法 ； 掌握集成運(yùn)放組成的三種 輸入形式的放大器及信號(hào)運(yùn)算電路的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和主要性能 ； 能按照輸出電壓與輸入電壓的關(guān)系要求，設(shè)計(jì)集成運(yùn)放應(yīng)用電路，并確定電阻的阻值 。 選 學(xué) 情境設(shè)計(jì) 電子技術(shù)項(xiàng)目教學(xué)室，兩名學(xué)生為一組。當(dāng)反饋網(wǎng)絡(luò)為線性電路時(shí)可實(shí)現(xiàn)乘、除等模擬運(yùn)算等功能。A 741 6 UO 1．反相比例放大器 RP 3 4 電路如圖 所示。 R1 Rf 其中，反饋電阻 Rf不能取得太大，否則會(huì) +15V 產(chǎn)生較大的噪聲及漂移，其值一般取幾十千歐 2 7 到幾百千歐之間。電路原理 圖如圖 所示。此時(shí)由于放大器幾乎不從信號(hào)源吸取電流，因此 UI1 R1 ? Rf 可視作電壓源，是比較理想的阻抗變換器。其輸 RP 15V 出電壓 UO 為： ???????? ??? 2211 IfIfO URRURRU （ 3） 圖 加法器 圖中：同相端的輸入電阻 RP = Rf // R1 // R2。 Rf1 Rf2 +15V UI1 R1 2 7 +15V 6 R2 2 7 181。A 741 6 UO 和反相端分別輸入信號(hào) UI1 和 UI2 時(shí)，輸出電壓 UI2 R2 4 UO 為： 3 RP ?15V 232 3111 1 IfIfO URR RRRURRU ???????? ????????? ???? 圖 差動(dòng)放大器 當(dāng) R1=R2， R3=Rf 時(shí)，圖 電路為差動(dòng)放 大器，其差模電壓增益為： 23112 RRRRUU UA fIIOud ???? 輸入電阻為： Rid=R1+R2=2R1 輸出電壓為： )(121 IIfO UURRU ?? 當(dāng) R1= R2= R3= Rf 時(shí)，圖 電路為減法器，輸出電壓為： 12 IIO UUU ?? 由于差動(dòng)放大器具有雙端輸入 — 單端輸出，共模抑制比較高的特點(diǎn)，因此，差動(dòng)放大器通常作為傳感放大器或測(cè)量?jī)x器的前置放大器。 圖 反相比例放大電路 按表 中要求測(cè)量并記算。 圖 反相輸入的加法放大電路 按表 中要求測(cè)量并記算。自 1959 年世界上第一塊集成電路問世至今，只不過才經(jīng)歷了四十多年時(shí)間，但它已深入到工農(nóng)業(yè)、日常生活及科技領(lǐng)域的相當(dāng)多產(chǎn)品中。現(xiàn)在，運(yùn)放的應(yīng)用已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超 過運(yùn)算的范圍。 圖 集成運(yùn)放的基本組成部分 運(yùn)放的輸入級(jí) ： 利用差動(dòng)放大電路的對(duì)稱特性可提高整個(gè)電路的共模抑制比和電路性能。 單列扁平式 雙列直插式 單列直插式 扁平式 圖 所示為集成運(yùn)算放大器的電路符號(hào)。 常見的型號(hào)有 74 LM38 LM324 等。常見的集成器件有 LF35 LF35 LF347（四運(yùn)放）及更高輸入阻抗的 CA31 CA3140 等。 4. 高速型運(yùn)算放大器 在快速 A/D 和 D/A 轉(zhuǎn)換器、視頻放大器中，要求集成運(yùn)算放大器的轉(zhuǎn)換速率 SR 一定要高，單位增益帶寬 BWG 一定要足夠大，像通用型集成運(yùn)放是不能適合于高速應(yīng)用的場(chǎng)合的。 2V~177。若要提高輸出電壓或增大輸出電流，集成運(yùn)放外部必須要加輔助電路。 集成運(yùn)算放大器的 主要性能指標(biāo) (1)開環(huán)電壓放大倍數(shù) Au0 其數(shù)值很高，一般約為 104~107。 (4)最大共模輸入電壓 Uicmax 指運(yùn)放兩個(gè)輸入端能承受的最大共模信號(hào)電壓。 在沒有特殊要求的場(chǎng)合 ， 盡量選用通用型集成運(yùn)放 ， 這樣即可降低成本 ， 又容易保證貨源。 二、 集成運(yùn)放參數(shù)的測(cè)試 以μ A741 為例，其管腳排列如圖所示。 15V 電源。 （ 1）對(duì)稱雙電源供電方式 運(yùn)算放大器多采用這種方式供電。此時(shí)為了保證運(yùn)放內(nèi)部單元電路具有合適的靜態(tài)工作點(diǎn) ,在運(yùn)放輸入端一定要加入一直流電位。為了提高電路的運(yùn)算精度 ,要求對(duì)失調(diào)電壓和失調(diào)電流造成的誤差進(jìn)行補(bǔ)償 ,這就是運(yùn)算放大器的調(diào)零。 圖 常用調(diào)零電路 3．集成運(yùn)放的自激振蕩問題 運(yùn)算放大器是一個(gè)高放大倍數(shù)的多級(jí)放大器 ,在接成深度負(fù)反饋條件下 ,很容易產(chǎn)生自激振蕩。因此，為使運(yùn)放安全工作，也需要從這三個(gè)方面進(jìn)行保護(hù)。當(dāng)然，任何保護(hù)措施都是有限度的，若將輸出端直接接電源，則穩(wěn)壓管會(huì)損壞，使電路的輸出電阻大大提高，影響了電路的性能。就是將集成運(yùn)放的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)理想化，得到一個(gè)理想的運(yùn)算放大器。在線性工作區(qū)，集成運(yùn)放 uo 與 ui 之間關(guān)系可表示為 式中， Aod為集成運(yùn)放的開環(huán)差模電壓放大倍數(shù)， u+和 u分別為同相輸入端和反相輸入端電壓。 2． 運(yùn)放工作在非線性工作區(qū)時(shí)的特點(diǎn) 在非線性工作區(qū)，運(yùn)放的輸入信號(hào)超出了線性放大的范圍，輸出電壓不再隨輸入電壓線性變化，而是達(dá)到飽和，輸出電壓為正向飽和壓降 UOH（正向最大輸出電壓）或負(fù)向飽和壓降 UOL（負(fù)向最大輸出電壓），如圖 所示。 在對(duì)集成運(yùn)放應(yīng)用電路的分析過程中，一般將實(shí)質(zhì)運(yùn)放視為理想運(yùn)算放大器來處理，只有在需要研究應(yīng)用電路的誤差時(shí)，才會(huì)考慮實(shí)際運(yùn)算放大器特性帶來的影響。輸入電壓加在同相輸入端，為保證運(yùn)放工作在線性區(qū)，在輸出端和反相輸入端之間接反饋電阻 Rf構(gòu)成深度電壓串聯(lián)負(fù)反饋， R′為平衡電阻， R′ = Rf∥ R1。 若 R1=∞或 Rf=0，則 uo=ui，此時(shí)電路構(gòu)成電壓跟隨器，如圖 所示。 圖 同相求和電路 根據(jù) “虛 斷 ”可得： 由 “虛短 ”可得 ： 再根據(jù)同相比例輸入電路 ： 可得 ： 根據(jù)對(duì)稱性要求 ： 因此 ： 若 ： 則實(shí)現(xiàn)同相求和運(yùn)算 ： 43i32i21i1 RuRuRuRu ????)( 3i32i21i14 RuRuRuRuu ???? ??iuRRu )1( 1F0 ??)()1( 3i32i21i14Fo RuRuRuRRRu ????)()( 3i32i21i1F3i32i21i1FFFo RuRuRuRRuRuRuRR RRR RRu ????????4FN // RRRR ??F321 RRRR ???3i2i1i0 uuuu ???（ 5）積分電路 積分電路可以完成對(duì)輸入信號(hào)的積分運(yùn)算，即輸出電壓與輸入電壓的積分成正比。式中的比例常數(shù) RC 稱為電路的時(shí)間常數(shù)。式中的比例常數(shù) RC 稱為電路的時(shí)間常數(shù) 圖 微分電路信號(hào)波形 dtduCdtduCi c i1C1 ??RudtduCii Rc 0i1 ????dtduCRu i0 ?? 課題 項(xiàng)目四 信號(hào)產(chǎn)生電路設(shè)計(jì)與制作 任務(wù)二 三角波、方波發(fā)生器設(shè)計(jì)與制作 任務(wù) 分解 方波發(fā)生器的制作與調(diào)試 三角波發(fā)生器的制作與調(diào)試 授 課 方 式 講 授 操作演示 仿真演示 研究學(xué)習(xí) 學(xué)生操作 師生互動(dòng) √ √ √ √ √ 能力目標(biāo) 會(huì)用集成運(yùn)放設(shè)計(jì)方波發(fā)生器； 會(huì)用集成運(yùn)放設(shè)計(jì)三角波、鋸齒波發(fā)生器； 會(huì)用示波器觀察信號(hào)及掌握信號(hào)頻率調(diào)整方法 。每組模電試驗(yàn)箱一臺(tái)。在下表 中填寫。 按圖 在實(shí)驗(yàn) 板上接好線路。 R1 R2 C RP1 f (HZ) 得出結(jié)論： 知識(shí)介紹： 非正弦波信號(hào)發(fā)生器 在自動(dòng)化、電子、通信等領(lǐng)域中，經(jīng)常需要進(jìn)行性能測(cè)試和信息的傳送等，這些都離不開一些非正弦信號(hào)。比較器的輸出只有兩種可能的狀態(tài)：高電平或低電平，為數(shù)字量 ；而輸入信號(hào)是連續(xù)變化的模擬量，因此比較器可作為模擬電路和數(shù)字電路的 “接口 ”、電平檢測(cè)及波形變換等領(lǐng)域中。運(yùn)放工作在非線性區(qū)時(shí)，輸入和輸出不成線性關(guān)系。可見，這種單限比較器的閾值電壓 UTH=UR。 圖 簡(jiǎn)單過零比較器電路和輸入、輸出波形 2．滯回比較器 單限比較器電