实验七 模拟运算放大电路.docx

本文格式为Word版，下载可任意编辑实验七 模拟运算放大电路 测验七 模拟运算放大电路 一、测验目的： 1、 掌管反相比例、同相比例、加法、减法等电路的设计方法； 2、 掌管运算放大电路的故障检查和摈弃方法，以及增益、传输特性曲线的测量方法； 3、 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）的根本概念； 二、设计提示： 1、 电压增益（电压放大倍数Au）测量方法 电压增益是电路的输出电压和输入电压的比值，包括直流电压增益和交流电压增益测验中一般采用万用表的直流档测量直流电压增益，测量时要留神表笔的正负 交流电压增益测量要在输出波形不失真的条件下，用交流毫伏表或示波器测量输入电压Ui（有效值）或Uim（峰值）或Uip-p（峰-峰值）与输出电压Uo（有效值）或Uom（峰值）或 Uop-p（峰-峰值），再通过计算可得测试框图如图6.1所示，其中示波器起到了监视输出波形是否失真的作用。

示波器函数发生器Ui待测电路Uo毫伏表 图6.1 电压增益（电压放大倍数Au）测量 2、 用示波器测量电压传输特性曲线的方法 双端口网络的输出电压值随输入电压值的变化而变化的特性叫做电压传输特性电压传输特性在测验中一般采用两种方法举行测量一种是手工逐点测量法，另一种是采用示波器X-Y方式举行直接查看 手工逐点测量法：可以在输入端加一个输入信号，逐步变更输入端电压，每变更一次记录一个输出电压值，结果把全体测量所得数据记录在坐标纸上，全体的点连接起来就是电压传输特性曲线这种测量方式最大的优点是设备简朴，只要有信号源和电压表就可以了，缺点是繁琐，同时由于是取有限的点举行测量，有可能损失对比重要的信息点，所以测量精度有限 示波器X-Y方式直接查看法：是把一个电压随时间变化的信号（如：正弦波、三角波、锯齿波）在加到电路输入端的同时加到示波器的X通道，电路的输出信号加到示波器的Y通道，利用示波器X-Y图示仪的功能，在屏幕上显示完整的电压传输特性曲线，同时还可以测量相关参数测量方法如图6.2所示 示波器CH1CH2XY函数发生器Ui待测电路Uo 图6.2 电压传输特性曲线测量 概括测量步骤如下： (1) 选择合理的输入信号电压，一般与电路实际的输入动态范围一致，太大除了会影响测量结果以外还可能会损坏器件；太小不能完全回响电路的传输特性。

(2) 选择合理的输入信号频率，频率太高会引起电路的各种高频效应，太低那么使显示的波形闪烁，都会影响查看和读数一般取50～500Hz即可 (3) 选择示波器输入耦合方式，一般要将输入耦合方式设定为DC，对比轻易忽略的是在X-Y方式下，X通道的耦合方式是通过触发耦合按钮来设定的，同样也要设成DC (4) 选择示波器显示方式，示波器设成X-Y方式，对于模拟示波器，将扫描速率旋钮逆时针旋毕竟就是X-Y方式；对于数字示波器，按下“Display”按钮，在菜单项中选择X-Y (5) 举行原点校准，对于模拟示波器，可把两个通道都接地，此时理应能看到一个光点，调理相应位移旋钮，使光点处于坐标原点；对于数字示波器，先将CH1通道接地，此时显示一条竖线，调理相应位移旋钮，将其调到和Y轴重合，然后将CH1改成直流耦合，CH2接地，此时显示一条水平线，调理相应位移旋钮，将其调到和X轴重合 3、 参数定义： (1) 开环带宽BW 集成运放的开环电压增益下降3dB(或直流增益的0.707倍)时所对应的信号频率称为开环带宽 (2) 单位增益带宽GW 集成运放在闭环增益为1倍状态下，当用正弦小信号驱动时，其闭环增益下降至0.707倍时的频率。

当集成运放的频率特性具有单极点响应时，其单位增益带宽可表示为： GW?Auf 式中，Au是当信号频率为f时集成运放的实际差模开环电压增益值 (3) 转换速率（或电压摆率）SR 在额定的负载条件下，当输入阶跃大信号时，集成运放输出电压的最大变化率称为转换速率 通常，集成运放手册中所给出的转换速率均指闭环增益为1倍时的值实际集成运放的转换速率与其闭环增益无关，一般集成运放反相和同相应用时的转换速率是不一样的 (4) 全功率带宽BWP 在额定负载条件下，集成运放闭环增益为1倍时，当输入正弦大信号后，使集成运放输出电压幅度达成最大时的信号频率，即为功率带宽 此频率将受到集成运放转换速率的限制一般可用近似公示估算SR和BWP之间的关系 BWP?SR 2?UOP 式中UOP是集成运放输出的峰值电压 三、预习斟酌： 1、 查阅uA741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 2、 设计一个反相比例放大器，要求：|Au|=10，Ri≥10KΩ，将设计过程记录在预习报告上； 3、 设计一个电路得志运算关系UO= -2Ui1 + 3Ui2； 四、测验内容与要求： 1、反相输入比例运算电路 RF+VCC+Ui-R1//RFR132－+1764-VEE5RLUo+- 图6.3 反相输入比例运算电路 概括内容为： （1）图6.3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Ui分别为－2V、－0.5V、0.5V、2V，用万用表测量对应不同Ui时的Uo值，列表计算Au并和理论值相对比其中Ui通过电阻分压电路产生 （2）Ui输入0.2V、 1kHz的正弦交流信号，在双踪示波器上查看并记录输入输出波形，在输出不失真的处境下测量交流电压增益，并和理论值相对比留神此时不需要接电阻分压电路 （3）用示波器X-Y方式，测量电路的传输特性曲线，记录示波器波形并计算传输特性的斜率和转折点值 2、设计电路得志运算关系Uo=-2Ui1+3Ui2，其中Ui1接入方波信号，方波信号从示波器的校准信号获取，Ui2接入5kHz，0.1V的正弦信号，用示波器查看输出电压Uo的波形，记录波形图并与理论值对比测验中如波形不稳定，可微调Ui2的频率 五、留神事项： 1、 要留神插入运放器件的方向及管脚依次 2、 使用运算放大器时要留神不能超过各项参数的极限值，如最大电源电压、最大输入电压、 最大输出电流等电源电压应预先调到所需的电压值后再接入到测验电路中，同时请注 意正负电源的接法 3、 片面测验需要输入可调的直流电压，这可通过电阻(接电源端) 串接电位器(接地)组成分 压电路来实现，串接固定电阻的目的是限流，制止烧坏器件和电源。

4、 仪器和电路的接地：在电路的调试过程中，假设仪器的接地端连接不正确，或者接触不 良，会直接影响测量精度，甚至影响到测量结果的正确与否在测验中直流稳压电源的“地”、示波器的“地”、函数信号发生器、交流毫伏表的“地”都务必和电路的“地”连接在一起，否那么会导致信号不正确 5、 运算放大器电路的调试方法 1) 在调试uA741应用电路时，一般采用以下步骤 2) 检查集成电路插接方向是否正确； 3) 测量7脚的电压是否为正电源电压值，4脚的电压是否为负电源电压值； 4) 根据电路特性，测量2脚和3脚电压值是否符合理论值以反相放大器为例，电路 中2脚=3脚=0V假设3脚电压不等于0V，一般是同相端外接电路开路，假设2脚和3脚不等，那么有可能是反应电阻没有接好或运算放大器损坏； 5) 用万用表测量运放的好坏主要测正负电源端与其它各引脚之间是否短路，若无 短路那么正确；电路中主要晶体管的PN结电阻值是否正确，理应正向电阻小，反向电阻大测试时留神，不用小电阻档（如“×1”档），以免测试电流过大；也不要用大电阻档（如“×10K”档），以免电压过高损坏运放对于完好的uA741，测试结果理应如表6.1所示，假设测得阻值与表中值相差太多，说明运放的差动输入级或者推挽输出管有损坏。

表6.1 用万用表测量uA741管脚间的阻值范围 表笔 黑+ 红- 阻值 表笔 黑+ 红- 阻值 表笔 黑+ 红- 阻值 表笔 黑+ 红- 阻值 1M 7脚 3脚 无穷大 7脚 2脚 无穷大 7脚 6脚 无穷大 6脚 4脚 3脚 7脚 44K 2脚 7脚 46K 6脚 7脚 10K 4脚 6脚 10K 6、 测量传输特性时示波器选择X—Y工作方式，Ui接X通道，Uo接Y通道，垂直耦合方 式选择DC档，留神示波器坐标原点的位置，以切实读取各项参数 7、 数字存储示波器在显示小信号时干扰对比大，可在采样菜单中选择“平均”以提高波形 显示明显度 — 8 —。