【文章內(nèi)容簡介】 ②腳和③腳為反向輸入端和同相輸入端，⑥腳為輸出端，⑦腳和④腳為正、負(fù)電源端，①腳和⑤腳為失調(diào)調(diào)零端，①⑤腳之間可接入一只100K的電位器，并將滑動(dòng)端接到負(fù)電源端。⑧腳為空腳。基本運(yùn)算電路1） 反相比例運(yùn)算電路，對(duì)于理想運(yùn)放，該電路的輸出電壓與輸入電壓之間的關(guān)系為 為了減小輸入級(jí)偏置電流引起的運(yùn)算誤差，在同相端應(yīng)接入平衡電阻R2=R1//RF。2） 反向加法電路，輸出電壓與輸入電壓之間關(guān)系為(其中 R3=R1//R2//RF)3）同相比例運(yùn)算電路 （a）是同相比例運(yùn)算電路，它的輸出電壓與輸入電壓之間關(guān)系為 當(dāng)R1=∞時(shí)，Vo=Vi，（b）所示的電壓跟隨器，圖中R2=RF，用以減小漂移和起保護(hù)作用。一般RF取10k，RF太小起不到保護(hù)作用，太大影響跟隨性。4）差動(dòng)放大電路（減法器），當(dāng)R1=R2，R3=RF時(shí)，有如下關(guān)系式集成運(yùn)放在使用時(shí)應(yīng)考慮的一些問題 1輸入信號(hào)使用交、直流均可，但在選取信號(hào)的頻率和幅度時(shí)，應(yīng)考慮運(yùn)放的頻響特性和輸出電壓的限制。2調(diào)零。為提高運(yùn)算精度，在運(yùn)算前，應(yīng)首先對(duì)直流輸出電位調(diào)零，即保證輸入為零時(shí)，輸出也為零。將同相輸入端和反相輸入端分別對(duì)地短路，此時(shí)輸入信號(hào)為零，調(diào)節(jié)調(diào)零電位器，使運(yùn)算放大器輸出電壓為1mv（用數(shù)字萬用表直流電壓檔測量）。三、 實(shí)驗(yàn)儀器 1．雙蹤示波器POS9020 2. 信號(hào)發(fā)生器EM1643 3. 毫伏表EM2172 4. 萬用表MF47 5. 模擬電路實(shí)驗(yàn)箱 6數(shù)字萬用表四、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1. 反相比例運(yùn)算電路 1），接通電源+12v和12v，輸入端對(duì)地短路，進(jìn)行調(diào)零。 2）輸入f=100HZ，Vi=，測量相應(yīng)的Vo，并用示波器觀察Vo和Vi的相位關(guān)系。 3）觀察A、B兩點(diǎn)電壓的大小。Vi（v）Vo（v）VA（v）VB（v）AvVi波形Vo波形實(shí)測值理論值 1）（a）連接實(shí)驗(yàn)電路。實(shí)驗(yàn)步驟同上。2）觀察A、B兩點(diǎn)電壓的大小。Vi（v）Vo（v）VA（v）VB（v）AvVi波形Vo波形實(shí)測值理論值 2）（a）中R1的斷開，（b）電路，重復(fù)內(nèi)容1）3. 反相加法運(yùn)算電路1），首先進(jìn)行調(diào)零。2）取f=100Hz的正弦信號(hào)。測量ViVi2和Vo的值，Vi1（v）Vi2（v）Vo（v）實(shí)測值理論值4. 減法運(yùn)算電路1） 。調(diào)零2） 實(shí)驗(yàn)步驟同內(nèi)容3。Vi1（v）Vi2（v）Vo（v）實(shí)測值理論值五、 預(yù)習(xí)要求 1. 復(fù)習(xí)集成運(yùn)放線性應(yīng)用部分內(nèi)容，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)電路參數(shù)計(jì)算各電路輸出電壓的理論值。2. 為了不損壞集成塊，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)注意哪些問題？3. 運(yùn)放的調(diào)零能否在開環(huán)（無反饋）的狀態(tài)下進(jìn)行？4. 在反相加法器中，如Vi1 和Vi2 均采用直流信號(hào)，并選定 Vi2＝－1V，當(dāng)考慮到運(yùn)算放大器的最大輸出幅度(177。12V)時(shí)，｜Vi1｜的大小不應(yīng)超過多少伏？5. 為了不損壞集成塊，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)注意什么問題？六、 實(shí)驗(yàn)報(bào)告1. 畫出實(shí)驗(yàn)電路，整理和分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并與理論值進(jìn)行比較，分析產(chǎn)生誤差的原因。2. 對(duì)運(yùn)放三種輸入方式的特點(diǎn)進(jìn)行小結(jié)。3. 分析討論實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的現(xiàn)象和問題。4. A/D變換器要求其輸入電壓的幅度為0 ~ +5V，現(xiàn)有信號(hào)變化范圍為5V~+5V，試設(shè)計(jì)一電平抬高電路，將其變化范圍變?yōu)?~+5V。試用兩個(gè)集成運(yùn)放集成塊設(shè)計(jì)此電路。 實(shí)驗(yàn)七 集成運(yùn)放在波形產(chǎn)生方面的應(yīng)用一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 。 、三角波和鋸齒波發(fā)生器的方法。二、 實(shí)驗(yàn)原理由集成運(yùn)放構(gòu)成的正弦波、方波和三角波發(fā)生器有多種形式，本實(shí)驗(yàn)選用最常用的、線路比較簡單的幾種加以分析。1. RC橋式正弦波振蕩器（文氏電橋振蕩器）。其中RC串、并聯(lián)電路構(gòu)成正反饋支路，同時(shí)兼作選頻網(wǎng)絡(luò)，RRRw及二極管等元件構(gòu)成負(fù)反饋和穩(wěn)幅環(huán)節(jié)。調(diào)節(jié)電位器Rw，可以改變反饋深度，以滿足振蕩的振幅條件和改善波形。利用兩個(gè)反向并聯(lián)二極管DD2正向電阻的非線性特性來實(shí)現(xiàn)穩(wěn)幅。DD2采用硅管（溫度穩(wěn)定性好），且要求特性匹配，才能保證輸出波形正、負(fù)半周對(duì)稱。R3的接入是為了削弱二極管非線性的影響，以改善波形失真。電路振蕩頻率 起振的振幅條件式中RF=Rw+R2+（R3//rD），rD——二極管正向?qū)娮?。調(diào)整反饋電阻RF（調(diào)Rw），使電路起振，且波形失真最小。如不能起振，則說明負(fù)反饋太強(qiáng)，應(yīng)適當(dāng)加大RF。如波形失真嚴(yán)重，則應(yīng)減小RF。 改變選頻網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)C或R，即可調(diào)節(jié)振蕩頻率。一般采用改變電容C做頻率量程切換，而調(diào)節(jié)R作量程內(nèi)的頻率細(xì)調(diào)。2. 方波發(fā)生器由集成運(yùn)放構(gòu)成的方波發(fā)生器和三角波發(fā)生器，一般均包括比較器和RC積分器兩大部分。——三角波發(fā)生器。它的特點(diǎn)是線路簡單，但三角波的線性較差。主要用于產(chǎn)生方波，或?qū)θ遣ㄒ蟛桓叩膱龊?。該電路的振蕩頻率式中 方波的輸出幅值 三角波的幅值 調(diào)節(jié)電位器Rw（即改變R2/R1），可以改變振蕩頻率，但三角波的幅值也隨之變化。如要互不影響，則可通過改變Rf（或Cf）來實(shí)現(xiàn)振蕩頻率的調(diào)節(jié)。3. 三角波和方波發(fā)生器 三角波、方波發(fā)生器如把滯回比較器和積分比較器首尾相接形成正反饋閉環(huán)系統(tǒng)，則比較器輸出的方波經(jīng)積分器積分得到三角波，三角波又觸發(fā)比較器自動(dòng)反轉(zhuǎn)形成方波，這樣即可構(gòu)成三角波、方波發(fā)生器。由于采用運(yùn)放組成的積分電路，因此可實(shí)現(xiàn)恒流充電，三角波線性大大改善。電路的振蕩頻率 方波的幅值 三角波的幅值 調(diào)節(jié)Rw可以改變振蕩頻率，改變比值R1/R2可調(diào)節(jié)三角波的幅值。三、 實(shí)驗(yàn)儀器1. 雙蹤示波器POS9020 2. 信號(hào)源EM1643 四、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1. 橋式正弦波振蕩器，接通177。12V電源，輸出端接示波器。 1）調(diào)節(jié)電位器Rw，使輸出波形從無到有，從正弦波到出現(xiàn)失真。描繪的Vo波形，記下臨界起振，正弦波輸出及失真情況下的Rw值，分析負(fù)反饋強(qiáng)弱對(duì)起振條件及輸出波形的影響。 2）調(diào)節(jié)電位器Rw，使輸出電壓Vo幅值最大且不失真，用交流毫伏表分別測量輸出電壓Vo、反饋電壓V+和V，分析研究振蕩的幅值條件。3）用示波器或頻率計(jì)測量振蕩頻率fo，然后在選頻網(wǎng)絡(luò)的兩個(gè)電阻R上并聯(lián)同一阻值電阻，觀察記錄振蕩頻率的變化情況，并與理論值進(jìn)行比較。4）斷開二極管DD2，重復(fù)2）的內(nèi)容，將測試結(jié)果與2）進(jìn)行比較，分析DD2的穩(wěn)幅作用。 。 1）將電位器Rw調(diào)至中心位置，用示波器觀察并繪出方波Vo及三角波Vc的波形（注意對(duì)應(yīng)關(guān)系），測量其幅值及頻率，記下數(shù)據(jù)。 2）改變動(dòng)點(diǎn)的位置，觀察Vo、Vc幅值及頻率變化情況。把動(dòng)點(diǎn)調(diào)至最上端和最下端，測出頻率范圍，記錄數(shù)據(jù)。 3）將恢復(fù)至中心位置，將一只穩(wěn)壓管斷接，觀察Vo波形，分析Dz的限幅作用。 。 1）將電位器Rw調(diào)至合適位置，用示波器觀察并描繪三角波輸出Vo及方波輸出Vo′，測其幅值、頻率及Rw值，記錄數(shù)據(jù)。2）改變Rw的位置，觀察對(duì)Vo、Vo′幅值及頻率的影響。3）改變R1（或R2），觀察對(duì)Vo、Vo′幅值及頻率的影響。五、預(yù)習(xí)要求 、三角波及方波發(fā)生器的工作原理，、。 。 ？為什么要增加二極管D1和D2？它們是怎樣穩(wěn)幅的？4. 怎樣測量非正弦波電壓的幅值？六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告 　　⒈　正弦波發(fā)生器　　1)　列表整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，畫出波形，把實(shí)測頻率與理論值進(jìn)行比較　　2)　根據(jù)實(shí)驗(yàn)分析RC振蕩器的振幅條件　　3)　討論二極管DD2的穩(wěn)幅作用?！　? ⒉　方波發(fā)生器　　1)　列表整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，在同一座標(biāo)紙上，按比例畫出方波和三角波的波形圖（標(biāo)出時(shí)間和電壓幅值）?！　?)　分析RW變化時(shí)，對(duì)uo波形的幅值及頻率的影響。 4)　討論DZ的限幅作用?！　? ⒊ 三角波和方波發(fā)生器　　1)　整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，把實(shí)測頻率與理論值進(jìn)行比較。　　2)　在同一座標(biāo)紙上，按比例畫出三角波及方波的波形，并標(biāo)明時(shí)間和電壓幅值?！　?)　分析電路參數(shù)變化（R1，R2和RW）對(duì)輸出波形頻率及幅值的影響。 實(shí)驗(yàn)八 集成運(yùn)放在信號(hào)處理方面的應(yīng)用 —有源帶通濾波器一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 、電阻和電容組成有源低通濾波器、高通濾波器、帶通、帶阻濾波器及其特性。2．學(xué)會(huì)測量有源濾波器的幅頻特性。二、 實(shí)驗(yàn)原理本實(shí)驗(yàn)是用集成運(yùn)算放大器和RC網(wǎng)絡(luò)來組成不同性能的有源濾波電路。1. 低通濾波器低通濾波器是指低頻信號(hào)能通過而高頻信號(hào)不能通過的濾波器，用一級(jí)RC網(wǎng)絡(luò)組成的稱為一階RC有源低通濾波器。根據(jù) “虛短”和“虛斷”的特點(diǎn)，(a)電路的電壓放大倍數(shù)為其中 和分別稱為通帶放大倍數(shù)和通帶截止頻率。為了改善濾波效果，（a）的基礎(chǔ)上再加一級(jí)RC網(wǎng)絡(luò)，且為了克服在截止頻率附近的通頻帶范圍幅度下降過多的缺點(diǎn)，通常采用將第一級(jí)電容C的接地端改接到輸出端的方式，即為一個(gè)典型的二階有源低通濾波器。這種有源濾波器的幅頻特性為 二階有源低通濾波器式中： 為二階低通濾波器的通帶增益； 為截止頻率，它是二階低通濾波器通帶與阻帶的界限頻率。 為品質(zhì)因數(shù)，它的大小影響低通濾波器在截止頻率處幅頻特性的形狀。注：式中S代表2. 高通濾波器只要將低通濾波器中起濾波作用的電阻、電容互換，即可變成有源高通濾波電路，其性能與低通濾波器相反，其頻率響應(yīng)和低通濾波器是“鏡象”關(guān)系。（a）電路圖 （b）高通濾波器幅頻特性 高通濾波器這種高通濾波器的幅頻特性為式中，Q的意義與前同。3. 帶通濾波器 二階有源帶通濾波器這種濾波電路的作用是只允許在一個(gè)范圍內(nèi)的信號(hào)通過，而比通頻帶下限頻率低和比上限頻率高的信號(hào)都被阻斷。典型的帶通濾波器可以從二階低通濾波電路中將其中一級(jí)改成高通而成。它的輸入輸出關(guān)系為中心角頻率 頻帶寬 選擇性 這種電路的優(yōu)點(diǎn)是改變Rf和R1的比例就可改變頻寬而不影響中心頻率。 帶通濾波器的幅頻特性當(dāng)R=160k，R2=22k，R3=12k，Rf=R1=47k，C=，ωo=1023Hz，其上限頻率為107Hz，下限頻率為974Hz，增益為2。4. 帶阻濾波器這種電路的性能和帶通濾波器相反，即在規(guī)定的頻帶內(nèi)，信號(hào)不能通過（或受到很大的衰減），而在其余頻率范圍內(nèi)，信號(hào)則能順利通過。該電路常用于抗干擾設(shè)備中。 二階有源帶阻濾波器 幅頻特性 這種電路的輸入、輸出關(guān)系為：式中： ； ，由式可見，愈接近2，愈大，即起到阻斷范圍變窄的作用。三、 實(shí)驗(yàn)儀器 1．雙蹤示波器POS9020 2. 信號(hào)發(fā)生器EM1643 3. 毫伏表EM2172 4. 萬用表MF47 5. 模擬電路實(shí)驗(yàn)箱 四、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1. 二階低通濾波器 接通地線及電源。Vi接信號(hào)源，令其輸入信號(hào)Vi=1v并保持不變，改變其頻率，測量輸出電壓Vo。Vi（v） 1f（Hz）Vo（v） 2. 二階高通濾波器(a) 。Vi（v） 1 f(Hz)Vo(v) 3. 帶通濾波器，并按原理說明中的參數(shù)選擇元器件，測量其頻響特性。數(shù)據(jù)表格自擬。（1） 實(shí)測電路的中心頻率fo。（2） 以實(shí)測中心頻率為中心，測出電路的幅頻特性。5. 帶阻濾波器。數(shù)據(jù)表格自擬。1）實(shí)測電路的中心頻率 2）測出電路的幅頻特性五、 預(yù)習(xí)要求 、 六、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1. 整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，化除各電路實(shí)測的幅頻特性2. 根據(jù)實(shí)驗(yàn)曲線，計(jì)算截止頻率、中心頻率，帶寬及品質(zhì)因數(shù)3. 總結(jié)有源濾波電路的特性實(shí)驗(yàn)九 集成運(yùn)放在信號(hào)處理方面的應(yīng)用 —電壓比較器一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 掌握比較器的電路構(gòu)成及特點(diǎn)。2. 學(xué)會(huì)測試比較器的方法。二、 實(shí)驗(yàn)原理 1. 信號(hào)幅度比較器就是將一個(gè)模擬的電壓信號(hào)去和一個(gè)參考電壓比較，在二者幅度相等的附近，輸出電壓將產(chǎn)生躍變。通常用于越限報(bào)警，模數(shù)轉(zhuǎn)換和波形變換等場合。此時(shí)，幅度鑒別的精確性、穩(wěn)定性以及輸出反應(yīng)的快速性是主要的技術(shù)指標(biāo)。，VR是參考電壓，加在運(yùn)放的同相輸入端，輸入電壓Vi加在反相輸入端。當(dāng)ViVR時(shí)，運(yùn)放輸出高電平，穩(wěn)壓管反向穩(wěn)壓工作。輸出端電位被其箝位在穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓，即 Vo=Vz當(dāng)ViVR時(shí)，運(yùn)放輸出為低電平，Dz正向?qū)ǎ敵鲭妷旱扔诜€(wěn)壓管的正向壓降VD，即 Vo=VD因此，以VR為界，當(dāng)輸入電壓Vi變化時(shí)，輸出端反映出兩種狀態(tài)。高電位和低電位。