集成运算放大器的基本应用(II) 模拟运算电路.ppt

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1、集成运算放大器的基本应用集成运算放大器的基本应用(II) 模拟运算电路模拟运算电路 v 一、实验目的一、实验目的v 1、 掌握积分器电压比较器的电路构成及特点.v 2、 学会测试比较器的方法.v二、实验原理二、实验原理v v1 1）积分电路器：）积分电路器：v v图4 积分电路原理图 v反相积分电路如图4所示。在理想化条件下，输出电压uO等于式中uC(o)是t0时刻电容C两端的电压值，即初始值。(o)udtuCR1(t)uCito1Ov如果ui(t)是幅值为E的阶跃电压，并设uc(o)0，则v即输出电压 uO(t)随时间增长而线性下降。显然RC的数值越大，达到给定的UO值所需的时间就越长。积分

2、输出电压所能达到的最大值受集成运放最大输出范围的限值。v在进行积分运算之前，首先应对运放调零。为了便于调节，将图中K1闭合，即通过电阻R2的负反馈作用帮助实现调零。但在完成调零后，应将K1打开，以免因R2的接入造成积分误差。K2的设置一方面为积分电容放电提供通路，同时可实现积分电容初始电压uC(o)0，另一方面，可控制积分起始点，即在加入信号ui后， 只要K2一打开， 电容就将被恒流充电，电路也就开始进行积分运算。tCRE-EdtCR1(t)u1to1Ov2 2）电压比较器：）电压比较器：v是集成运放非线性应用电路，它将一个模拟量电压信号和一个参考电压相比较，在二者幅度相等的附近，输出电压将产

3、生跃变，相应输出高电平或低电平。v图1所示为一最简单的电压比较器，UR为参考电压，加在运放的同相输入端，输入电压ui加在反相输入端。v v （a） (b)v v 图1 电压比较器电路图 v 当uiUR时，运放输出高电平，稳压管Dz反向稳压工作。输出端电位被其箝位在稳压管的稳定电压UZ，即 uOUZv 当uiUR时，运放输出低电平，DZ正向导通，输出电压等于稳压管的正向压降UD，即 uoUDv 因此，以UR为界，当输入电压ui变化时，输出端反映出两种状态。高电位和低电位。v 表示输出电压与输入电压之间关系的特性曲线，称为传输特性。 图1(b)为(a)图比较器的传输特性。v3 3）过零比较器：）过

4、零比较器：v 电路如图2（a)所示，为加限幅电路的过零比较器，DZ为限幅稳压管。信号从运放的反相输入端输入，参考电压为零,从同相端输入。当Ui0时，输出UO-(UZ+UD)，当Ui0时，UO+(UZ+UD)。其电压传输特性如图2（b）所示。v过零比较器结构简单，灵敏度高，但抗干扰能力差。v (a)过零比较器 (b)电压传输特性 v 图图2 2 过零比较器过零比较器v4 4）滞回比较器：）滞回比较器：v 图3为具有滞回特性的过零比较器,过零比较器在实际工作时，如果ui恰好在过零值附近，则由于零点漂移的存在，uO将不断由一个极限值转换到另一个极限值，这在控制系统中，对执行机构将是很不利的。为此，

5、就需要输出特性具有滞回现象。如图3所示，从输出端引一个电阻分压正反馈支路到同相输入端，若uo改变状态，点也随着改变电位，使过零点离开原来位置。v (a) 电路图 (b) 传输特性v 图3 滞回比较器当uo为正（记作U+）: 则当uiU后，uO即由正变负（记作U-），此时U变为U。故只有当ui下降到U以下，才能使uO再度回升到U+，于是出现图8-3(b)中所示的滞回特性。U与U的差别称为回差。改变 R2的数值可以改变回差的大小。URRRUf22v三、实验内容三、实验内容v1 1）积分运算电路：）积分运算电路：v实验电路如图4所示。v1)打开K2，闭合K1，对运放输出进行调零。v2)调零完成后，再

6、打开K1，闭合K2，使uC(o)0。v3)预先调好直流输入电压Ui0.5V，接入实验电路，再打开K2，然后用直流电压表测量输出电压UO，每隔5秒读一次UO，记入表4，直到UO不继续明显增大为止。v表4 积分数据记录表051015202530354045505560.U0(V) v 2）、过零比较器、过零比较器vv实验电路如图所示v1)、 接通12V电源。v2)、 测量ui悬空时的UO值。v3)、 ui输入500Hz、幅值为2V的正弦信号，观察uiuO波形并记录。v3 3、 反相滞回比较器反相滞回比较器v v v (a)电路图 (b) 传输特性图 v 图图5 5 反相滞回比较器反相滞回比较器v实验电路如图所示 1) 按图接线，ui接5V可调直流电源，测出uO由UomaxUomax时ui的临界值。 2) 同上，测出uO由UomaxUomax时ui的临界值。 3) 根据所测U和U及 u+ 、u- 画出传输特性图。v 4、 同相滞回比较器同相滞回比较器* *v (a)电路图 (b)传输特性图 v图图6 6 同相滞回比较器同相滞回比较器v实验线路如图6所示v(1) 参照反相滞回比较器，自拟实验步骤及方法v(2) 将结果与2进行比较。v 四、实验总结、实验总结v1、 整理实验数据，绘制各类比较器的传输特性曲线。v2、 总结几种比较器的特点，阐明它们的应用。