实验集成运算放大器及应用幻灯片.ppt

实验集成运算放大器及应用第1页，共36页，编辑于2022年，星期五集成运算放大器及应用集成运算放大器及应用一、实验目的一、实验目的 1 1、掌握用集成运算放大器组成比例、求和电路的特点及性能。、掌握用集成运算放大器组成比例、求和电路的特点及性能。2 2、学会上述电路的测试和分析方法。、学会上述电路的测试和分析方法。3 3、学会用运算放大器组成积分微分电路；、学会用运算放大器组成积分微分电路；4 4、掌握积分微分电路的特点及性能。、掌握积分微分电路的特点及性能。二、实验仪器二、实验仪器 1 1、数字万用表、数字万用表 2 2、直流稳压电源、直流稳压电源 3 3、信号发生器、信号发生器 4 4、低频实验箱、低频实验箱三、实验原理三、实验原理 1 1、运算放大器的分类和基本特性、运算放大器的分类和基本特性 （1 1）运算放大器的分类）运算放大器的分类通用性运放、高输入阻抗运放、低失通用性运放、高输入阻抗运放、低失 调低漂移运放、斩波稳零集成运放。调低漂移运放、斩波稳零集成运放。第2页，共36页，编辑于2022年，星期五集成运算放大器及应用集成运算放大器及应用三、实验原理三、实验原理 1 1、运算放大器的分类和基本特性、运算放大器的分类和基本特性 （2 2）运算放大器的基本特性）运算放大器的基本特性 尽管运算放大器的种类很尽管运算放大器的种类很 多，用途各异，但它们都是由多，用途各异，但它们都是由 差动直接耦合的多级大器构成差动直接耦合的多级大器构成 的，它们都有两个输入端和一的，它们都有两个输入端和一 个输出端。从本质上看，集成个输出端。从本质上看，集成 运放是一种高性能的直接耦合运放是一种高性能的直接耦合 放大电路。放大电路。运算放大器的电路符号如图运算放大器的电路符号如图12-112-1所示，其中所示，其中U U+为同相输入信为同相输入信 号，号，U U为反相输入信号，为反相输入信号，U U0 0 为输出信号。为输出信号。图图12-1 12-1 运算放大器的符号运算放大器的符号第3页，共36页，编辑于2022年，星期五集成运算放大器及应用集成运算放大器及应用三、实验原理三、实验原理 1 1、运算放大器的分类和基本特性、运算放大器的分类和基本特性 （2 2）运算放大器的基本特性）运算放大器的基本特性 在线性工作时，应满足下列关系：在线性工作时，应满足下列关系：u uo o=A=Aodod （u u-u-u-）式中式中A Aodod 为运算放大器的开环差模电压放大倍数，通常都大于为运算放大器的开环差模电压放大倍数，通常都大于 80db(1080db(104 4)。正常工作时，输出电压。正常工作时，输出电压U Uo o为有限值，这样就有：为有限值，这样就有：U U+U UU Uo o/A/Aodod0 0 (12 (121)1)由于由于U U+-U-U-趋于零，而放大器输入电阻很大，所以流进运算趋于零，而放大器输入电阻很大，所以流进运算 放大器的电流放大器的电流i i亦必趋于零，即亦必趋于零，即 i ii i0 0 (12 (122)2)（1212）和（）和（1212）式是分析集成运算放大器应用电）式是分析集成运算放大器应用电 路的基本出发点。路的基本出发点。第4页，共36页，编辑于2022年，星期五集成运算放大器及应用集成运算放大器及应用三三、实验原理、实验原理 1 1、运算放大器的分类和基本特性、运算放大器的分类和基本特性 （2 2）运算放大器的基本特性）运算放大器的基本特性 运算放大器另一个特点是在静态时，输出电压运算放大器另一个特点是在静态时，输出电压U Uo o为零，这为零，这 给电路的设计带来了很大的方便。给电路的设计带来了很大的方便。由于运算放大器具有以上特点，如配有不同的外接电路，由于运算放大器具有以上特点，如配有不同的外接电路，就可以完成不同的功能，以达到不同的目的。就可以完成不同的功能，以达到不同的目的。2 2、运算放大器的使用注意事项、运算放大器的使用注意事项 在使用运算放大器之前，必须了解应注意的事项，否则非但达在使用运算放大器之前，必须了解应注意的事项，否则非但达 不到预期的效果，而且还会损坏器件。不到预期的效果，而且还会损坏器件。(1)在使用之前，必须认真阅读产品说明书，了解运算放大器的在使用之前，必须认真阅读产品说明书，了解运算放大器的 使用极限参数，几何尺寸和管脚分布情况。使用极限参数，几何尺寸和管脚分布情况。(2)运算放大器在使用之前必须调零。运算放大器在使用之前必须调零。第5页，共36页，编辑于2022年，星期五集成运算放大器及应用集成运算放大器及应用三、实验原理三、实验原理 2 2、运算放大器的使用注意事项、运算放大器的使用注意事项 (3)(3)为了减小和避免输入端基极电流在外电路上的压降不对称而为了减小和避免输入端基极电流在外电路上的压降不对称而 引起输出偏离零值，在设计外电路时要尽量保证两个输入端引起输出偏离零值，在设计外电路时要尽量保证两个输入端 的外接电路的直流电阻相等。的外接电路的直流电阻相等。(4)(4)为了运算放大器的应用范围，往往采取外接可调偏流的方为了运算放大器的应用范围，往往采取外接可调偏流的方 法。如果改变组件中某一级的偏置状态，可以使它具有不同法。如果改变组件中某一级的偏置状态，可以使它具有不同 特性。特性。(5)(5)注意布线问题。注意布线问题。(6)(6)运算放大器的开环增益都很高，而在实际应用中又都加很深运算放大器的开环增益都很高，而在实际应用中又都加很深 的反馈，这样就很容易引起自激振荡，所以在使用时，必须的反馈，这样就很容易引起自激振荡，所以在使用时，必须 阅读产品说明书，按给定的数值和接法接上电容，进行频率阅读产品说明书，按给定的数值和接法接上电容，进行频率 补偿补偿。第6页，共36页，编辑于2022年，星期五集成运算放大器及应用集成运算放大器及应用三、实验原理三、实验原理 2 2、运算放大器的使用注意事项、运算放大器的使用注意事项 (7)(7)在使用时，为避免因双端输在使用时，为避免因双端输 入信号的幅度过大而损坏运入信号的幅度过大而损坏运 放的输入级，可在输入端加放的输入级，可在输入端加 二极管双向限幅保护电路，二极管双向限幅保护电路，如图如图12-212-2所示。限幅二极管所示。限幅二极管 采用小功率硅开关管采用小功率硅开关管(2CK(2CK型型)。避免因输出端瞬时短路而损避免因输出端瞬时短路而损 坏输出级，往往在输出端与坏输出级，往往在输出端与 反馈引出点之间串人一电阻反馈引出点之间串人一电阻R R3 3，如图如图12-312-3所示。所示。R R3 3值越大，保值越大，保 护效果越好，输出电阻和电压护效果越好，输出电阻和电压 增益指标越差，使用时要综合考虑。增益指标越差，使用时要综合考虑。图图12-2 12-2 输入级保护输入级保护图图12-3 12-3 输出短路保护输出短路保护第7页，共36页，编辑于2022年，星期五集成运算放大器及应用集成运算放大器及应用三、实验原理三、实验原理 3 3、运算放大器参数测试的基本原理、运算放大器参数测试的基本原理 运算放大器的参数即技术指标共运算放大器的参数即技术指标共1414项，其中最重要的有四个，项，其中最重要的有四个，即输入失调电压即输入失调电压U UIOIO，输入失调电流，输入失调电流I IIOIO，开环差模电压增益，开环差模电压增益A AOdOd，共模抑制比共模抑制比CMRRCMRR。下面将这四个参数的测试原理和方法分别加以介绍。下面将这四个参数的测试原理和方法分别加以介绍。（1 1）输入失调电压）输入失调电压U UIOIO的测试的测试 在理想情况下，运算放大器的输入为零时，其输出也为在理想情况下，运算放大器的输入为零时，其输出也为 零。但在实际制造过程中，很难保证运放内部管子的特性完全零。但在实际制造过程中，很难保证运放内部管子的特性完全 一致和输入级的完全对称，这样就造成输入为零而输出不为零一致和输入级的完全对称，这样就造成输入为零而输出不为零 的现象。为了使输出为零，必须在输入端加一补偿电压，这个的现象。为了使输出为零，必须在输入端加一补偿电压，这个 补偿电压就称为输入失调电压补偿电压就称为输入失调电压U UIOIO 。U UIOIO 越大，说明电路对称越大，说明电路对称 性越差。性越差。U UIOIO 的测试原理图如图的测试原理图如图12-412-4所示。所示。第8页，共36页，编辑于2022年，星期五集成运算放大器及应用集成运算放大器及应用三、实验原理三、实验原理 3 3、运算放大器参数测试的基本原理、运算放大器参数测试的基本原理 （1 1）输入失调电压）输入失调电压U UIOIO的测试的测试 由图由图12-412-4可得可得 U UIOIOU UO O/(1+)/(1+)图中图中 为闭环增为闭环增 益，益，R R1 1100,100,R Rf f10k,10k,则则 U UIOIOUUO O100100 图图12-4 12-4 U UIOIO 的测试原理图的测试原理图第9页，共36页，编辑于2022年，星期五集成运算放大器及应用集成运算放大器及应用三、实验原理三、实验原理 3 3、运算放大器参数测试的基本原理、运算放大器参数测试的基本原理 （2 2）输入失调电流）输入失调电流I IIOIO的测试的测试 输入失调电流输入失调电流I IIOIO是指当输是指当输 入信号为零时，两输入端静态入信号为零时，两输入端静态 基极电流基极电流I Ib1b1与与I Ib2b2之差，即之差，即 I IIOIOI Ib1b1I Ib2b2，如图，如图12-512-5所示。所示。I IIOIO 越小说明差动输入级对称越小说明差动输入级对称 性越好。性越好。输入失调电流的测试原理如图输入失调电流的测试原理如图12-612-6所示。首先。把单刀双掷所示。首先。把单刀双掷 开关开关K K合上，此时可测出输出失调电压合上，此时可测出输出失调电压 。然后打开开关。然后打开开关K K，这时，这时 输出电压除包含因输出失调电压而产生的外，还含有由输入失调输出电压除包含因输出失调电压而产生的外，还含有由输入失调 电流在上造成的电压在输出端上产生的电压差。电流在上造成的电压在输出端上产生的电压差。图图12-5 12-5 输入失调电流输入失调电流第10页，共36页，编辑于2022年，星期五集成运算放大器及应用集成运算放大器及应用三、实验原理三、实验原理 3 3、运算放大器参数测试的基本原理、运算放大器参数测试的基本原理 （2 2）输入失调电流）输入失调电流I IIOIO的测试的测试 因此，在因此，在R Rb bR R、R Rf fR R的条件下，的条件下，总的输出电压总的输出电压 U UO2O2(1+)(U(1+)(UIOIO+I+IIOIOR Rb b)U UO1O1(1+)I(1+)IIOIOR Rb b 图图12-6 12-6 输入失调电流测试原理图输入失调电流测试原理图 第11页，共36页，编辑于2022年，星期五集成运算放大器及应用集成运算放大器及应用三、实验原理三、实验原理 3 3、运算放大器参数测试的基本原理、运算放大器参数测试的基本原理 （2 2）输入失调电流）输入失调电流I IIOIO的测试的测试 失调电流为失调电流为I IIOIO 为了使为了使(U(U0202U U0101)足够大以便于测试，足够大以便于测试，R Rb b的数值不应太小。的数值不应太小。（3 3）开环差模电压增益）开环差模电压增益A AOdOd的测试的测试 A AOdOd是指运放无外加反馈情况下的差模电压增益，它是决定是指运放无外加反馈情况下的差模电压增益，它是决定 运算精度的重要因素。不同型号的运算放大器的运算精度的重要因素。不同型号的运算放大器的A AOdOd值差异很值差异很 大，一般在大，一般在60dB60dB140dB140dB，常用的，常用的F007F007型运算放大器型运算放大器A AOdOd在在100dB100dB 左右。左右。在实际测试参数在实际测试参数A AOdOd 时，为了避免由于零点漂移的影响，时，为了避免由于零点漂移的影响，使输出端不能长时间保持平衡状态，以至影响测量精度，通常使输出端不能长时间保持平衡状态，以至影响测量精度，通常 采用交流信号测试，只要测试频率低于该运放的第一极点频采用交流信号测试，只要测试频率低于该运放的第一极点频 率。率。第12页，共36页，编辑于2022年，星期五集成运算放大器及应用集成运算放大器及应用三、实验原理三、实验原理 3 3、运算放大器参数测试的基本原理、运算放大器参数测试的基本原理 （3 3）开环差模电压）开环差模电压 增益增益A AOdOd的测试的测试 测试参数测试参数A AOdOd 的原的原 理如图理如图12-712-7所示。所示。按下式可计算出按下式可计算出A AOdOd图图12-7 12-7 测试测试A Aodod的原理图的原理图第13页，共36页，编辑于2022年，星期五集成运算放大器及应用集成运算放大器及应用三、实验原理三、实验原理 3 3、运算放大器参数测试的基本原理、运算放大器参数测试的基本原理 （4 4）共模抑制比）共模抑制比CMRRCMRR的测试的测试 共模抑制比共模抑制比CMRRCMRR是衡量是衡量 差动输入级对称程度的重要差动输入级对称程度的重要 标志，它是差模放大倍数之标志，它是差模放大倍数之 比并取分贝数，即比并取分贝数，即 CMRRCMRR20lg|20lg|一般一般CMRRCMRR的值在的值在7070 100db100db，高质量的可达，高质量的可达100db100db。CMRRCMRR的测试电路如图的测试电路如图 12-812-8所示。运算放大器工作在闭环状态，其差模增益所示。运算放大器工作在闭环状态，其差模增益A AOdOdR Rf f/R,/R,其共模增益其共模增益A AOOOOU UO OU US S。所以，只要测出。所以，只要测出U UO O和和U US S，就可求出，就可求出。图图12-8 12-8 测试测试CMRRCMRR的原理图的原理图 第14页，共36页，编辑于2022年，星期五集成运算放大器及应用集成运算放大器及应用三、实验原理三、实验原理 3 3、运算放大器参数测试的基本原理、运算放大器参数测试的基本原理 （4 4）共模抑制比）共模抑制比CMRRCMRR的测试的测试 CMRRCMRR20lg()20lg()为了保证测试精度，必须使为了保证测试精度，必须使R RR R，R Rf fR Rf f否则会产生附否则会产生附 加差模输入电压，而造成对共模输入电压的测量误差。加差模输入电压，而造成对共模输入电压的测量误差。4 4、运算放大器在信号运算方面的应用、运算放大器在信号运算方面的应用 运算放大器可用于对信号进行比例运算、求和运算、积分运算运算放大器可用于对信号进行比例运算、求和运算、积分运算 和微分运算等方面，下面介绍实现这几种运算的基本原理和基本电和微分运算等方面，下面介绍实现这几种运算的基本原理和基本电 路。路。第15页，共36页，编辑于2022年，星期五集成运算放大器及应用集成运算放大器及应用三、实验原理三、实验原理 4 4、运算放大器在信号运算方面的应用、运算放大器在信号运算方面的应用 （1 1）反相比例加法器）反相比例加法器 图图12-912-9中输出和中输出和 输入是反相的，所以输入是反相的，所以 称为反相比例加法器。称为反相比例加法器。根据运算放大器根据运算放大器 的基本特性可知，的基本特性可知，U U+U U0 0 即即 U U+UU。由于。由于U+U+0 0，所以所以U U-=0=0，从而有，从而有 图图12-9 12-9 反相比例加法器反相比例加法器 第16页，共36页，编辑于2022年，星期五集成运算放大器及应用集成运算放大器及应用三、实验原理三、实验原理 4 4、运算放大器在信号运算方面的应用、运算放大器在信号运算方面的应用 （1 1）反相比例加法器）反相比例加法器 I I1 1U Ui1i1/R/R1 1,，I I2 2U Ui2i2/R/R2 2,，I In nU Uinin/R/Rn n 因为因为U U-00，所以，所以 输入和输出是比例相加的关系。输入和输出是比例相加的关系。R Rf f/R/Rk k是比例系数。如果是比例系数。如果 R R1 1=R=R2 2=R=Rn n时，则称为加法器。这时应有时，则称为加法器。这时应有第17页，共36页，编辑于2022年，星期五集成运算放大器及应用集成运算放大器及应用三、实验原理三、实验原理 4 4、运算放大器在信号运算方面的应用、运算放大器在信号运算方面的应用 （1 1）反相比例加法器）反相比例加法器 为了保持直流对称，在图为了保持直流对称，在图12-912-9中应有中应有 如果只有一个输入信号，如如果只有一个输入信号，如U Ui i,则则U U0 0-，此时即为，此时即为 反相比例运算电路反相比例运算电路。（2 2）同相比例加法器）同相比例加法器 如果信号电压由同相输入端输入，如图如果信号电压由同相输入端输入，如图12-1012-10所示。可构成所示。可构成 同相比例加法器，根据米尔曼定理，图中同相比例加法器，根据米尔曼定理，图中 第18页，共36页，编辑于2022年，星期五集成运算放大器及应用集成运算放大器及应用三、实验原理三、实验原理 4 4、运算放大器在信号运算方面的应用、运算放大器在信号运算方面的应用 （2 2）同相比例加法器）同相比例加法器 U UU U，所以所以图图12-10 12-10 同相比例加法器同相比例加法器第19页，共36页，编辑于2022年，星期五集成运算放大器及应用集成运算放大器及应用三、实验原理三、实验原理 4 4、运算放大器在信号运算方面的应用、运算放大器在信号运算方面的应用 （2 2）同相比例加法器）同相比例加法器 式中式中R Rq q为为R Ri1i1,R,Ri2i2R Rinin并联后的等效电阻。并联后的等效电阻。如果如果R Ri1i1R Ri2i2R Rinin则上式可变为则上式可变为 此时图此时图12-1012-10的电路是同相加法器。的电路是同相加法器。以上运算电路都是代数相加，即输入端的电压可正可负实以上运算电路都是代数相加，即输入端的电压可正可负实 现加减法。现加减法。第20页，共36页，编辑于2022年，星期五集成运算放大器及应用集成运算放大器及应用三、实验原理三、实验原理 4 4、运算放大器在信号运算方面的应用、运算放大器在信号运算方面的应用 （3 3）差动输入比例加法器）差动输入比例加法器 除同相和反相输入构除同相和反相输入构 成的比例加减法运算外，成的比例加减法运算外，还可以在两个输入端同时还可以在两个输入端同时 输入信号，即所谓差动输输入信号，即所谓差动输 入方式，如图入方式，如图12-1112-11所示。所示。图中图中 R RR Rf f，R R1 1R R2 2 用叠加原理，分别算用叠加原理，分别算 出出U Ui1i1和和U Ui2i2产生的输入电压，产生的输入电压，然后再相加，可得出输出与输入的关系。然后再相加，可得出输出与输入的关系。图图12-11 12-11 差动输入比例加法器差动输入比例加法器第21页，共36页，编辑于2022年，星期五集成运算放大器及应用集成运算放大器及应用三、实验原理三、实验原理 4 4、运算放大器在信号运算方面的应用、运算放大器在信号运算方面的应用 （3 3）差动输入比例加法器）差动输入比例加法器 令令U Ui2i20,0,令令Ui1Ui10,0,所以所以 利用利用 R RR Rf f、R R1 1R R2 2的条件可简化为的条件可简化为第22页，共36页，编辑于2022年，星期五集成运算放大器及应用集成运算放大器及应用三、实验原理三、实验原理 4 4、运算放大器在信号运算方面的应用、运算放大器在信号运算方面的应用 （4 4）积分运算）积分运算 在图在图12-1212-12中，因为中，因为 U U0 0，所以，所以U U0 0，并有，并有 I I1 1U Ui1i1R R1 1,I I2 2U Ui2i2R R2 2 ,I In nU UininR Rn n I II I1 1I I2 2I In n 图图12-12 12-12 积分运算电路积分运算电路 第23页，共36页，编辑于2022年，星期五集成运算放大器及应用集成运算放大器及应用三、实验原理三、实验原理 4 4、运算放大器在信号运算方面的应用、运算放大器在信号运算方面的应用 （4 4）积分运算）积分运算 为了直流平衡，图为了直流平衡，图12-1212-12中中R Rp p应为应为R R1 1,R,R2 2,R,Rn n的并联值，的并联值，C Cp p=C=C。在进行积分运算前，为了减少。在进行积分运算前，为了减少U UIOIO和和I IIOIO对输出的影响，首对输出的影响，首 先应调零，为此接入先应调零，为此接入R Rf f，在调零时，合上开关，在调零时，合上开关K K，C C积累的电荷积累的电荷 释放掉。此时运放接成比例电路，调零使输出基本为零。在开释放掉。此时运放接成比例电路，调零使输出基本为零。在开 始积分时，打开始积分时，打开K K。（5 5）微分运算）微分运算 在图在图12-1312-13中，中，U UU U0 0，即即U U0 0与与U Ui i的微分成正比。的微分成正比。第24页，共36页，编辑于2022年，星期五集成运算放大器及应用集成运算放大器及应用三、实验原理三、实验原理 4 4、运算放大器在信号运算方面的应用、运算放大器在信号运算方面的应用 （5 5）微分运算）微分运算 图图12-1212-12电路存在下列电路存在下列 缺点：缺点：由于输出电压正比于由于输出电压正比于 输入电压的变化率，因此对输入电压的变化率，因此对 后者的噪声成分非常敏感，后者的噪声成分非常敏感，使输出端的信噪比严重下降。使输出端的信噪比严重下降。由于反馈电路构成由于反馈电路构成RCRC 滞后环，运放容易产生自激。滞后环，运放容易产生自激。输入电压的突变有可输入电压的突变有可 能使运放输入超过组件允许能使运放输入超过组件允许 的共模电压，致使组件阻塞造成的共模电压，致使组件阻塞造成“自锁自锁”。图图12-13 12-13 基本微分运算电路基本微分运算电路 第25页，共36页，编辑于2022年，星期五集成运算放大器及应用集成运算放大器及应用三、实验原理三、实验原理 4 4、运算放大器在信号运算方面的应用、运算放大器在信号运算方面的应用 （5 5）微分运算）微分运算 解决的办法是如图解决的办法是如图 12-1412-14所示的微分电路：所示的微分电路：输入端引入小电输入端引入小电 阻阻R R1 1与与C C串联，以限制噪串联，以限制噪 声和输入突变电压。声和输入突变电压。在反馈电路中加在反馈电路中加 入入C C1 1与与R Rf f并联，使并联，使C C1 1R Rf f R R1 1C C，用以进行相应补偿防止自激。用以进行相应补偿防止自激。图图12-14 12-14 微分运算电路微分运算电路 第26页，共36页，编辑于2022年，星期五集成运算放大器及应用集成运算放大器及应用三、实验原理三、实验原理 4 4、运算放大器在信号运算方面的应用、运算放大器在信号运算方面的应用 （5 5）微分运算）微分运算 在反馈回路中加反向串联的两个稳压管，以限制输出电在反馈回路中加反向串联的两个稳压管，以限制输出电 压幅度。压幅度。在在R R两端并联两端并联C CC+CC+C1 1以进一步进行相位补偿。以进一步进行相位补偿。5 5、运算放大器在信号处理方面的应用（选做）、运算放大器在信号处理方面的应用（选做）在自动控制系统中，运算放大器经常用在信号幅度比较、信号幅度的选择、信号在自动控制系统中，运算放大器经常用在信号幅度比较、信号幅度的选择、信号的采样和保持，信号的有源滤波等方面。现就利用运算放大器组成有源滤波器作一简的采样和保持，信号的有源滤波等方面。现就利用运算放大器组成有源滤波器作一简单介绍。单介绍。滤波器是一种电子电路，它能使某一范围内的频率信号顺利通滤波器是一种电子电路，它能使某一范围内的频率信号顺利通 过，而对在此范围外的频率信号则产生很大衰减。它常用在信息的过，而对在此范围外的频率信号则产生很大衰减。它常用在信息的 传递和处理，干扰的抑制等方面。滤波器分为由传递和处理，干扰的抑制等方面。滤波器分为由R R、L L、C C等无源元件等无源元件第27页，共36页，编辑于2022年，星期五集成运算放大器及应用集成运算放大器及应用三、实验原理三、实验原理 5 5、运算放大器在信号处理方面的应用（选做）、运算放大器在信号处理方面的应用（选做）组成的组成的“无源滤波器无源滤波器”和由运算放大器及和由运算放大器及RCRC网络组成的网络组成的“有源滤波器有源滤波器”两两种。后者具有重量轻、体积小、增益可以调节等优点，因而被广泛采用。种。后者具有重量轻、体积小、增益可以调节等优点，因而被广泛采用。滤波器以它工作的频率范围分为：低通滤波器（即低频容易通滤波器以它工作的频率范围分为：低通滤波器（即低频容易通 过而高频不易通过），高通滤波器（和低通相反），带通滤波器过而高频不易通过），高通滤波器（和低通相反），带通滤波器 （能顺利通过某一频率范围的信号，而在此范围之外的将受到很大抑（能顺利通过某一频率范围的信号，而在此范围之外的将受到很大抑 制），带阻滤波器（和带通相反）。制），带阻滤波器（和带通相反）。6 6、运算放大器在波形产生与变换方面的应用（选做）、运算放大器在波形产生与变换方面的应用（选做）运算放大器加上一些电阻、电容和其他一些半导体器件，就可构成正弦波，运算放大器加上一些电阻、电容和其他一些半导体器件，就可构成正弦波，矩形波（方波）和锯齿波等波形发生器。矩形波（方波）和锯齿波等波形发生器。第28页，共36页，编辑于2022年，星期五集成运算放大器及应用集成运算放大器及应用四、实验内容：四、实验内容：1 1、电压跟随器：、电压跟随器：实验电路如图实验电路如图12-1512-15所示。所示。按表按表12-112-1内容实验并记录。内容实验并记录。图图12-15 12-15 电压跟随器电压跟随器ViVi（V V）2 2.V VO O（V V）R RL L=R RL L=5K1=5K1表表12-1 12-1 第29页，共36页，编辑于2022年，星期五集成运算放大器及应用集成运算放大器及应用四、实验内容：四、实验内容：2 2、反相比例放大器、反相比例放大器 实验电路如图实验电路如图12-1612-16所示。所示。按表按表12-12-内容实验并测量内容实验并测量 记录。记录。图图12-16 12-16 反相比例放大器反相比例放大器 直流输入电压直流输入电压U U1 1(mV)(mV)3030100100300300500500输出输出电压电压U U0 0理论估算理论估算(mV)(mV)实测值实测值(mV)(mV)误差误差表表12-12-第30页，共36页，编辑于2022年，星期五集成运算放大器及应用集成运算放大器及应用四、实验内容：四、实验内容：3 3、同相比例放大器、同相比例放大器 电路如图电路如图12-1712-17所示所示 按表按表12-312-3实验测量并记录。实验测量并记录。图图12-25 12-25 同相比例放大器同相比例放大器直流输入电压直流输入电压U UI I（mVmV）3030100100300300500500输出输出电压电压U U0 0理论估算理论估算(mV)(mV)实测值实测值(mV)(mV)误差误差表表12-312-3第31页，共36页，编辑于2022年，星期五集成运算放大器及应用集成运算放大器及应用四、实验内容：四、实验内容：4 4、反相求和放大电路、反相求和放大电路 实验电路如图实验电路如图12-1812-18所示。所示。按表按表12-412-4内容进行实验内容进行实验 测量并记录。测量并记录。图图18-18 18-18 反相求和放大电路反相求和放大电路 V Vi1i1(V)(V)0.30.3-0.3-0.3V Vi2i2(V)(V)0.20.20.20.2V V0 0(V)(V)表表12-412-4第32页，共36页，编辑于2022年，星期五集成运算放大器及应用集成运算放大器及应用四、实验内容：四、实验内容：5 5、双端输入求和放大、双端输入求和放大 实验电路为图实验电路为图12-1912-19所示。所示。按表按表12-512-5要求实验并测量要求实验并测量 记录。记录。图图12-19 12-19 双端输入求和电路双端输入求和电路 V Vi1i1(V)(V)1 12 20.20.2V Vi2i2(V)(V)0.50.51.81.8-0.2-0.2V V0 0(V)(V)表表12-512-5第33页，共36页，编辑于2022年，星期五集成运算放大器及应用集成运算放大器及应用四、实验内容：四、实验内容：6 6、积分电路：（选做）、积分电路：（选做）实验电路如图实验电路如图12-2012-20所示。所示。（1 1）取）取V Vi i=-1V=-1V，断开开关，断开开关K K，用示波器观察用示波器观察V V0 0变化。变化。（2 2）测量饱和输出电压及有）测量饱和输出电压及有 效积分时间。效积分时间。（3 3）使图）使图12-2012-20中积分电容中积分电容 改为改为0.10.1，断开，断开K K，V Vi i分别输入分别输入100Hz100Hz，幅值为，幅值为2V2V的方波和正弦的方波和正弦 波信号，观察波信号，观察V Vi i和和V V0 0大小及相位关系，并记录波形。大小及相位关系，并记录波形。（4 4）改变图）改变图12-2012-20电路的频率，观察电路的频率，观察V Vi i和和V V0 0的相位，幅值关的相位，幅值关 系。系。图图12-20 12-20 积分电路积分电路 第34页，共36页，编辑于2022年，星期五集成运算放大器及应用集成运算放大器及应用四、实验内容：四、实验内容：7 7、微分电路（选做）、微分电路（选做）实验电路如图实验电路如图12-2112-21所示。所示。输入正弦波信号，输入正弦波信号，f=160Hzf=160Hz，电压有效值为电压有效值为1V1V，用示波器观察，用示波器观察 V Vi i和和V V0 0波形并测量输出电压。波形并测量输出电压。（1 1）改变正弦波频率）改变正弦波频率 (20Hz(20Hz400Hz)400Hz)，观察，观察V Vi i和和V V0 0的的 相位、幅值变化情况并记录。相位、幅值变化情况并记录。（2 2）输入方波，）输入方波，f=200Hzf=200Hz，V=V=+5V5V，用示波器观察，用示波器观察V V0 0波形；按上述步骤重波形；按上述步骤重复实验步骤，重复实验。复实验步骤，重复实验。图图12-21 12-21 微分电路微分电路 第35页，共36页，编辑于2022年，星期五集成运算放大器及应用集成运算放大器及应用四、实验内容：四、实验内容：8 8、积分、积分微分电路（选做）微分电路（选做）实验电路如图实验电路如图12-2212-22所示所示 （1 1）在）在V Vi i输入输入f=200Hzf=200Hz，V=V=+6V6V的方波信号，用示波器观察的方波信号，用示波器观察V Vi i和和V V0 0 的波形并记录。的波形并记录。（2 2）将）将f f改为改为500Hz500Hz重复上述实验。重复上述实验。图图12-22 12-22 积分积分微分电路微分电路 第36页，共36页，编辑于2022年，星期五