集成运算放大电路的应用设计.ppt

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1、模拟电路单元及系统实验模拟电路单元及系统实验实验十实验十:集成运算放大电路的应用设计集成运算放大电路的应用设计 华南理工大学电工电子教学实验中心华南理工大学电工电子教学实验中心 制作制作模拟电路单元及系统实验模拟电路单元及系统实验 机械工业出版社机械工业出版社 出版出版模拟电路单元及系统实验模拟电路单元及系统实验实验十实验十:集成运算放大电路的应用设计集成运算放大电路的应用设计 华南理工大学电工电子教学实验中心华南理工大学电工电子教学实验中心 制作制作实验目的实验目的加深加深加深加深对对集成运算放大器的工作原理和基本特性的集成运算放大器的工作原理和基本特性的集成运算放大器的工作原理和基本特性的

2、集成运算放大器的工作原理和基本特性的理解。理解。理解。理解。熟悉集成运算放大器在模熟悉集成运算放大器在模熟悉集成运算放大器在模熟悉集成运算放大器在模拟拟运算方面的运算方面的运算方面的运算方面的应应用。用。用。用。掌握集成运算掌握集成运算掌握集成运算掌握集成运算电电路的路的路的路的设计设计方法和方法和方法和方法和调试调试技巧，学技巧，学技巧，学技巧，学习习电电路故障的排除方法。路故障的排除方法。路故障的排除方法。路故障的排除方法。模拟电路单元及系统实验模拟电路单元及系统实验实验十实验十:集成运算放大电路的应用设计集成运算放大电路的应用设计 华南理工大学电工电子教学实验中心华南理工大学电工电子教学

3、实验中心 制作制作设计任务设计任务11 1设计题设计题一一一一 用集成运算放大器用集成运算放大器用集成运算放大器用集成运算放大器设计设计一一一一电电路路路路,实现实现v vo o=3=3v vi1i1-2-2v vi2i2（v vi1i1、2 2v vi2i2是交流信号）的运算功能。是交流信号）的运算功能。是交流信号）的运算功能。是交流信号）的运算功能。指指指指标标要求要求要求要求:R Rif100kif100k。模拟电路单元及系统实验模拟电路单元及系统实验实验十实验十:集成运算放大电路的应用设计集成运算放大电路的应用设计 华南理工大学电工电子教学实验中心华南理工大学电工电子教学实验中心 制作

4、制作设计任务设计任务22 2设计题设计题二：二：二：二：用集成运算放大器用集成运算放大器用集成运算放大器用集成运算放大器设计设计一交流放大一交流放大一交流放大一交流放大电电路。在路。在路。在路。在负负载载R RL=2kL=2k的条件下，的条件下，的条件下，的条件下，满满足以下指足以下指足以下指足以下指标标要求：要求：要求：要求：（1 1）A Av=1000v=1000；（2 2）输输入入入入电电阻阻阻阻R Ri20Ki20K；（3 3）工作）工作）工作）工作频频率率率率50Hz50Hz10kHz10kHz。模拟电路单元及系统实验模拟电路单元及系统实验实验十实验十:集成运算放大电路的应用设计集成

5、运算放大电路的应用设计 华南理工大学电工电子教学实验中心华南理工大学电工电子教学实验中心 制作制作电路方案设计电路方案设计1 1、阅读阅读LM324LM324或或或或741741的技的技的技的技术资术资料，熟悉其基料，熟悉其基料，熟悉其基料，熟悉其基本本本本应应用用用用电电路；路；路；路；2 2、确定使用多少、确定使用多少、确定使用多少、确定使用多少级级放大放大放大放大电电路及其放大路及其放大路及其放大路及其放大类类型，型，型，型，绘绘制原理框制原理框制原理框制原理框图图。3 3、单单元元元元电电路路路路设计设计，参数，参数，参数，参数计计算和元件算和元件算和元件算和元件选择选择。先。先。先。

6、先设计设计直流部分（包括偏置直流部分（包括偏置直流部分（包括偏置直流部分（包括偏置电电路的路的路的路的设计设计），再），再），再），再设计设计交流部分（包括交流部分（包括交流部分（包括交流部分（包括输输入入入入电电阻和反阻和反阻和反阻和反馈馈支路的支路的支路的支路的设计设计等）。等）。等）。等）。模拟电路单元及系统实验模拟电路单元及系统实验实验十实验十:集成运算放大电路的应用设计集成运算放大电路的应用设计 华南理工大学电工电子教学实验中心华南理工大学电工电子教学实验中心 制作制作实验指南实验指南分析条件与需求分析条件与需求分析条件与需求分析条件与需求静态工作点测试静态工作点测试静态工作点测试静

7、态工作点测试整机动态功能测试整机动态功能测试整机动态功能测试整机动态功能测试确定电路形式与参数确定电路形式与参数确定电路形式与参数确定电路形式与参数单级动态功能测试单级动态功能测试单级动态功能测试单级动态功能测试整机性能测试整机性能测试整机性能测试整机性能测试电路微调与电路确定电路微调与电路确定电路微调与电路确定电路微调与电路确定模拟电路单元及系统实验模拟电路单元及系统实验实验十实验十:集成运算放大电路的应用设计集成运算放大电路的应用设计 华南理工大学电工电子教学实验中心华南理工大学电工电子教学实验中心 制作制作设计题一提示设计题一提示（1 1）由于）由于）由于）由于输输入信号是交流信号，所以

8、入信号是交流信号，所以入信号是交流信号，所以入信号是交流信号，所以给给运放集成运放集成运放集成运放集成电电路的供路的供路的供路的供电电方式采用方式采用方式采用方式采用单单、双、双、双、双电电源供源供源供源供电电均可。当采用均可。当采用均可。当采用均可。当采用单电单电源供源供源供源供电时电时，输输入、入、入、入、输输出端都必出端都必出端都必出端都必须须加隔直加隔直加隔直加隔直电电容，并注意直流偏置容，并注意直流偏置容，并注意直流偏置容，并注意直流偏置电电路的路的路的路的设设计计；当采用双；当采用双；当采用双；当采用双电电源供源供源供源供电时电时，同相，同相，同相，同相输输入端必入端必入端必入端必

9、须须接阻接阻接阻接阻值值合适的合适的合适的合适的电电阻到地，以阻到地，以阻到地，以阻到地，以获获得运放同相得运放同相得运放同相得运放同相输输入端和反相入端和反相入端和反相入端和反相输输入端静入端静入端静入端静态态平衡。平衡。平衡。平衡。单电源供电模式单电源供电模式双电源供电模式双电源供电模式模拟电路单元及系统实验模拟电路单元及系统实验实验十实验十:集成运算放大电路的应用设计集成运算放大电路的应用设计 华南理工大学电工电子教学实验中心华南理工大学电工电子教学实验中心 制作制作设计题一提示设计题一提示（2 2）电电路形式可采用路形式可采用路形式可采用路形式可采用单单运放的差运放的差运放的差运放的差

10、动输动输入减法入减法入减法入减法电电路或路或路或路或双运放的反相求和双运放的反相求和双运放的反相求和双运放的反相求和电电路。路。路。路。（3 3）v vi1i1和和和和v vi2i2是同是同是同是同频频同相的两个同相的两个同相的两个同相的两个输输入信号，可由分入信号，可由分入信号，可由分入信号，可由分压电压电路路路路获获得。例如：得。例如：得。例如：得。例如：分压电路分压电路模拟电路单元及系统实验模拟电路单元及系统实验实验十实验十:集成运算放大电路的应用设计集成运算放大电路的应用设计 华南理工大学电工电子教学实验中心华南理工大学电工电子教学实验中心 制作制作模拟电路单元及系统实验模拟电路单元及

11、系统实验实验十实验十:集成运算放大电路的应用设计集成运算放大电路的应用设计 华南理工大学电工电子教学实验中心华南理工大学电工电子教学实验中心 制作制作设计任务设计任务11 1设计题设计题一一一一 用集成运算放大器用集成运算放大器用集成运算放大器用集成运算放大器设计设计一一一一电电路路路路,实现实现v vo o=3=3v vi1i1-2-2v vi2i2（v vi1i1、2 2v vi2i2是交流信号）的运算功能。是交流信号）的运算功能。是交流信号）的运算功能。是交流信号）的运算功能。指指指指标标要求要求要求要求:R Rif100kif100k。模拟电路单元及系统实验模拟电路单元及系统实验实验十

12、实验十:集成运算放大电路的应用设计集成运算放大电路的应用设计 华南理工大学电工电子教学实验中心华南理工大学电工电子教学实验中心 制作制作模拟电路单元及系统实验模拟电路单元及系统实验实验十实验十:集成运算放大电路的应用设计集成运算放大电路的应用设计 华南理工大学电工电子教学实验中心华南理工大学电工电子教学实验中心 制作制作V Vi1i1 V Vi2i2 理论理论理论理论V Voppopp 实测实测实测实测V Voppopp 模拟电路单元及系统实验模拟电路单元及系统实验实验十实验十:集成运算放大电路的应用设计集成运算放大电路的应用设计 华南理工大学电工电子教学实验中心华南理工大学电工电子教学实验中

13、心 制作制作741的内部管脚图管脚排布1 空载2 反相输入端3 同相输入端4 -15V5 空载6 输出7 +15V 不要接不要接反！反！8 空载连接：连接：先用连线引出至接线孔，再插电阻。先用连线引出至接线孔，再插电阻。模拟电路单元及系统实验模拟电路单元及系统实验实验十实验十:集成运算放大电路的应用设计集成运算放大电路的应用设计 华南理工大学电工电子教学实验中心华南理工大学电工电子教学实验中心 制作制作输入信号输入信号u ui i的获得的获得：交流交流信号信号从从函数信号发生器函数信号发生器获得，注意函数信号发生器获得，注意函数信号发生器输出的是输出的是峰峰值峰峰值，为为有效值有效值的的2.8

14、282.828倍倍，为为幅值幅值的的2 2倍倍。直流信号直流信号分别从实验箱左下部的两个可调的直流信号源分别从实验箱左下部的两个可调的直流信号源获得。注意调节信号大小时要接上运放并反复调节至两获得。注意调节信号大小时要接上运放并反复调节至两个信号均为要求的值，再测输出信号个信号均为要求的值，再测输出信号。模拟电路单元及系统实验模拟电路单元及系统实验实验十实验十:集成运算放大电路的应用设计集成运算放大电路的应用设计 华南理工大学电工电子教学实验中心华南理工大学电工电子教学实验中心 制作制作模拟电路单元及系统实验模拟电路单元及系统实验实验十实验十:集成运算放大电路的应用设计集成运算放大电路的应用设

15、计 华南理工大学电工电子教学实验中心华南理工大学电工电子教学实验中心 制作制作uA741 在没有元器件的位置插电阻在没有元器件的位置插电阻接接15V直流电源直流电源IC座座直流信直流信号源号源模拟电路单元及系统实验模拟电路单元及系统实验实验十实验十:集成运算放大电路的应用设计集成运算放大电路的应用设计 华南理工大学电工电子教学实验中心华南理工大学电工电子教学实验中心 制作制作 模拟电路单元及系统实验模拟电路单元及系统实验实验十实验十:集成运算放大电路的应用设计集成运算放大电路的应用设计 华南理工大学电工电子教学实验中心华南理工大学电工电子教学实验中心 制作制作模拟电路单元及系统实验模拟电路单元

16、及系统实验实验十实验十:集成运算放大电路的应用设计集成运算放大电路的应用设计 华南理工大学电工电子教学实验中心华南理工大学电工电子教学实验中心 制作制作电阻的测量电阻的测量测量电阻时测量电阻时,可用万用表的欧姆档可用万用表的欧姆档 进行测量进行测量 将万用表的两指针接在电阻两端将万用表的两指针接在电阻两端,直接读取示数直接读取示数.若示数为若示数为00.00,00.00,并不断跳到并不断跳到,即电阻阻值超过量即电阻阻值超过量程程,应选用更大量程测量应选用更大量程测量模拟电路单元及系统实验模拟电路单元及系统实验实验十实验十:集成运算放大电路的应用设计集成运算放大电路的应用设计 华南理工大学电工电

17、子教学实验中心华南理工大学电工电子教学实验中心 制作制作设计题二提示设计题二提示（1 1）该题对该题对放大倍数的要求放大倍数的要求放大倍数的要求放大倍数的要求较较高，由于反相高，由于反相高，由于反相高，由于反相输输入入入入放大放大放大放大电电路的放大倍数一般在路的放大倍数一般在路的放大倍数一般在路的放大倍数一般在0.10.1100100之之之之间间，同相，同相，同相，同相输输入放大入放大入放大入放大电电路在路在路在路在1 1100100之之之之间间，为为了达到放大倍数的要了达到放大倍数的要了达到放大倍数的要了达到放大倍数的要求，求，求，求，该电该电路至少由两路至少由两路至少由两路至少由两级级放

18、大放大放大放大电电路路路路组组成。成。成。成。（2 2）在）在）在）在选择选择集成运算放大器集成运算放大器集成运算放大器集成运算放大器时时，第一，第一，第一，第一级级是小信号是小信号是小信号是小信号放大，考放大，考放大，考放大，考虑满虑满足其足其足其足其频带宽频带宽度即可，第二度即可，第二度即可，第二度即可，第二级输级输入信号入信号入信号入信号幅度幅度幅度幅度较较大，除考大，除考大，除考大，除考虑虑其其其其频带宽频带宽度外，度外，度外，度外，还还要考要考要考要考虑虑其其其其转换转换速率。速率。速率。速率。模拟电路单元及系统实验模拟电路单元及系统实验实验十实验十:集成运算放大电路的应用设计集成运

19、算放大电路的应用设计 华南理工大学电工电子教学实验中心华南理工大学电工电子教学实验中心 制作制作用信号发生器用信号发生器产生产生1000HZ,1000HZ,的的正弦信号正弦信号函数发生器的使用函数发生器的使用用信号发生器用信号发生器产生产生2V2V的正弦的正弦信号信号正弦正弦信号信号输出输出信号信号模拟电路单元及系统实验模拟电路单元及系统实验实验十实验十:集成运算放大电路的应用设计集成运算放大电路的应用设计 华南理工大学电工电子教学实验中心华南理工大学电工电子教学实验中心 制作制作模拟电路单元及系统实验模拟电路单元及系统实验实验十实验十:集成运算放大电路的应用设计集成运算放大电路的应用设计 华

20、南理工大学电工电子教学实验中心华南理工大学电工电子教学实验中心 制作制作uiuiuo1uo1uo2uo2AU=UO2/UIAU=UO2/UI模拟电路单元及系统实验模拟电路单元及系统实验实验十实验十:集成运算放大电路的应用设计集成运算放大电路的应用设计 华南理工大学电工电子教学实验中心华南理工大学电工电子教学实验中心 制作制作实验内容实验内容1.运放在静态情况下，测出运放在静态情况下，测出LM324 VO、V+、V-的直流电压。的直流电压。令令Vi1=Vi2=0,即无交流输入即无交流输入V-VOV+V+V+V-V-VoVo或模拟电路单元及系统实验模拟电路单元及系统实验实验十实验十:集成运算放大电

21、路的应用设计集成运算放大电路的应用设计 华南理工大学电工电子教学实验中心华南理工大学电工电子教学实验中心 制作制作模拟电路单元及系统实验模拟电路单元及系统实验实验十实验十:集成运算放大电路的应用设计集成运算放大电路的应用设计 华南理工大学电工电子教学实验中心华南理工大学电工电子教学实验中心 制作制作3.反相加法运算电路反相加法运算电路设计要求 u uo o=-(2=-(2u ui1i1+5+5u ui2)反馈电阻Rf为100千欧其输入输出关系为其输入输出关系为:uo=(ui1Rf/R1+ui2Rf/R2)ui 画出相应电路图画出相应电路图,标注元件参数标注元件参数输入输入ui测量测量uo 完成

22、完成测量内容测量内容 表表-2100k模拟电路单元及系统实验模拟电路单元及系统实验实验十实验十:集成运算放大电路的应用设计集成运算放大电路的应用设计 华南理工大学电工电子教学实验中心华南理工大学电工电子教学实验中心 制作制作模拟电路单元及系统实验模拟电路单元及系统实验实验十实验十:集成运算放大电路的应用设计集成运算放大电路的应用设计 华南理工大学电工电子教学实验中心华南理工大学电工电子教学实验中心 制作制作反相加法运算电路测量内容反相加法运算电路测量内容：u ui1i1(V)(V)0.50.50.50.5-1-1-1-1u ui2i2(V)(V)0.50.50.50.50.50.50.50.5

23、u u0 0(V)(V)测量值测量值u u0 0(V)(V)理论值理论值表表-2uo=-(2ui1+5ui2)模拟电路单元及系统实验模拟电路单元及系统实验实验十实验十:集成运算放大电路的应用设计集成运算放大电路的应用设计 华南理工大学电工电子教学实验中心华南理工大学电工电子教学实验中心 制作制作2.2.验证运算关系：验证运算关系：验证运算关系：验证运算关系：(V(Vo o=3V=3Vi1i1-2V-2Vi2i2）V Vi1i1 V Vi2i2 理论理论理论理论V Voppopp 实测实测实测实测V Voppopp 输入、输出波形输入、输出波形输入、输出波形输入、输出波形 2V2Vpppp 1V

24、1Vpppp 1V1Vpppp2V2Vpppp两输入信号对调两输入信号对调模拟电路单元及系统实验模拟电路单元及系统实验实验十实验十:集成运算放大电路的应用设计集成运算放大电路的应用设计 华南理工大学电工电子教学实验中心华南理工大学电工电子教学实验中心 制作制作、研究变化关系、研究变化关系 把减法电路变成比例放大电路，（把其中一个输入端接地）。把减法电路变成比例放大电路，（把其中一个输入端接地）。输入端接地输入端接地输入端接地输入端接地电源电源电源电源关关关关系系系系频率频率频率频率关关关关系系系系负载负载负载负载关关关关系系系系V Vcc V Voppf fV VoppR RL V Vopp6

25、 61K1K3003009 910K10K1K1K121250K50K 模拟电路单元及系统实验模拟电路单元及系统实验实验十实验十:集成运算放大电路的应用设计集成运算放大电路的应用设计 华南理工大学电工电子教学实验中心华南理工大学电工电子教学实验中心 制作制作调节方法调节方法改变电源电压为改变电源电压为6V（9V、12V），逐渐增大输入电压，使），逐渐增大输入电压，使输出电压波形出输出电压波形出现最大不失真。现最大不失真。改变输入信号频率为改变输入信号频率为1K(10K、50K)，逐渐增大输入电压，使输出电压波，逐渐增大输入电压，使输出电压波形为锯齿波，然后减小输入电压，使输出电压波形为形为锯齿

26、波，然后减小输入电压，使输出电压波形为最大不失真正弦波最大不失真正弦波改变负载为改变负载为300(1K、)，逐渐增大输入电压，使输出电压波形出现，逐渐增大输入电压，使输出电压波形出现最大不最大不失真失真1.1.改变电源电压，改变电源电压，改变电源电压，改变电源电压，增大输出电压后的波形增大输出电压后的波形增大输出电压后的波形增大输出电压后的波形3.3.改变负载改变负载改变负载改变负载增大输出电压后的波形增大输出电压后的波形增大输出电压后的波形增大输出电压后的波形最大不失真正弦波最大不失真正弦波.改变输入电压频率，改变输入电压频率，改变输入电压频率，改变输入电压频率，增大输出电压后的波形增大输出电压后的波形增大输出电压后的波形增大输出电压后的波形减小输入电压减小输入电压