电工电子实验I第10次课(14)

运算放大器的线性与非线性运用P183-J1 反相比例放大器 P183P183P183-J2 反相加法器 P189P189-J2 P189P189-T1

P183-J1 反相比例放大器1.基本原理 图4为反相比例放大器，若运算放大器是理想的， 则放大倍数为：Rf UO AU = = Ui R1

输出电压为：U O = AU × U i = Rf R1 Ui2

2.设计要求 设计指标为：1)放大倍数 AU=20 2)输入阻抗 Ri=1k 3)输出电压动态范围 UOPP≥1V

输入阻抗的要求决定了R1,可取R1=1 k , R2=20 k (Rf), R3= R1// R2≈1 k (RP)。 教材P183图10-10中加在运放电源脚与电源 +EC、-EC之间的二极管是保护二极管。3

3.调测要求1)运放使用的是±9V双电源，电压值应尽量 对称，连接方法要正确。 2)请注意区分保护二极管的极性，并正确接入。 否则不起保护作用。 3)测量与验证要求A.Ui取实验箱上的Ui1(或Ui2),调整为+0.1V,用 万用表测量输出电压UO,计算AU。 B.Ui取实验箱上的Ui1(或Ui2),调整为-0.1V, 用万用表测量输出电压UO,计算AU。 C.Ui取信号发生器的正弦交流电压，调整Ui=0.1V (有效值，用毫伏表测量),用双踪示波器观察Ui 和UO,无失真。用毫伏表测量输出电压UO,计算AU。 画出输入、输出波形(注意极性关系和标注相关参 4 数)。

P183-J2 反相加法器一.基本原理 图1是反相加法器，若 运算放大器是理想 的： R3 R3 U O = × U i1 + ×U i2 R R2 1

当R1=R2=R3时U O = (U i1 + U i 2 )5

二.设计要求设计指标为：1)运算关系 UO=-(5Ui1+2Ui2) 2)输入阻抗 Ri1>5k 、Ri2>5k

输入阻抗的要求决定了R1和R2,可取R1= 20 k , 则有 R3=100 k , R2=50 k ,R4= R1// R2 //R3≈12.5 k 。电阻标称系列中无R2和R4的取值，可采用串联电 阻的方法解决： R2=47 k +3 k 、R4=10 k +2 k6

三.测试项目输入 输出 Ui2 +1V -1V +1V -1V UO

1.输入直流电 压,测输出(输 入、输出都用 万用表测量)

Ui1 +1V +1V -1V -1V

2.输入Ui1为直流电压(改为0.2V)、 Ui2为正弦交流电压(有效值，用交流 毫伏表测量)。用示波器观测输出电 压波形，画出波形并标注相关参数。

3.调测注意事项 调测注意事项

+5V ±0.2V -5V

A.运放使用的是±9V双电源，电压值应尽量 .运放使用的是± 双电源 双电源， 对称，连接方法要正确。 对称，连接方法要正确。 B.Ui1用实验箱上电位器分压取得，调整为 . 用实验箱上电位器分压取得， +0.2V(或-0.2V),用万用表测量。 ),用万用表测量 ( ),用万用表测量。 C.取信号发生器的正弦交流电压，调整 .取信号发生器的正弦交流电压， Ui2=0.1V(有效值，用毫伏表测量)。需注意 (有效值，用毫伏表测量)。需注意 )。 核查和消除信号发生器输

出中的直流偏移( 核查和消除信号发生器输出中的直流偏移(直 流偏移旋钮为置零或信号发生器输出不平衡)。 流偏移旋钮为置零或信号发生器输出不平衡)。 D.用双踪示波器观察 i2和UO(耦合方式为直 .用双踪示波器观察U ),无失真 画出输出波形(注意极性关系、 无失真。 流),无失真。画出输出波形(注意极性关系、 输出偏移关系、标注相关参数)。 输出偏移关系、标注相关参数)。9

4. 输出波形输入 Ui1(直流电 压) Ui2正弦交流电压 有效值0.141 0 -0.141

输出波形

+0.2V

0.1 V

-0.718 -1 -1.282

1ms

-0.2V

0.1 V

1.282 1 0.718 0.141 0 -0.141

1ms

P189J2-方波发生器 方波发生器设计一个方波发 生器，电路技术 指标如下： 输出信号频率 f=750Hz。输出信 号电压幅度≥3V。 电源电压±6V。 负载阻抗RL=10k方波发生器电路11

工作原理电路中R1和R2组成正 反馈电路、R4和C1构 成积分器、R3为输出 限流电阻、D1和D2是 输出限幅稳压管。设 两个稳压管的稳压值 相等，串联压降 V=VO+=| VO-|。 方波发生器的振荡频 率为1 fO = 2 R2 2 R4C1 ln 1 + R1

图2a方波发生器的输出波形

图2b电容C1上的电压波形12

调测注意事项电源电压必须对称，用万用表测量。连 接到运放集成电路时注意极性，不可接 反。 可调整电阻R4改变输出信号频率。 两个稳压管的稳压值不等或不是反向串 联，输出矩形波的幅度和占空比都将不 对称。 画出输出波形，标注相关参数。13

P189T1 文氏桥正弦振荡器文氏桥正弦波发生器是一种常用的RC 振荡器，应用非常广泛。它由运放和文 氏电桥反馈网络组成。 为了获得单一频率的正弦波输出，应该 有选频网络，选出失真波形的基波分量 作为输出信号，以获得正弦波输出。选 频网络和正反馈网络或放大电路合而为 一，选频网络由R、C和L、C等电抗性 元件组成。正弦波振荡器的名称一般由 选频网络来命名。14

R1、C1和R2、C2是文 氏电桥的两臂，组成 正反馈网络。 电阻RF=R4+ R5和R3 组成负反馈网络。当 运算放大器具有理想 特性时，振荡条件主 要由这两个反馈回路 的参数决定。 二极管用于自动微调 闭环增益，实现输出 电压稳幅。 设R=R1= R2,C=C1= C2。则有： 1 f0 = 2π RC

7V

图1 路

文氏桥正弦振荡电

-7V 1ms

图2 图1电路输出波形

调测注意事项电源电压必须对称，用万用表测量。连接 到运放集成电路时注意极性，不可接反。 输出电压的幅度由电源电压的数值和电位 器R5共同决定，最大输出电压 UOPPmax≈2EC-4V 不振荡或衰减振荡可调大电位器R5阻值， 输出波形失真严重(削顶或近似方波)可 调小电位器R5阻值。 画出输出波形，标

注相关参数。16