模拟电子技术教材十.docx

模拟电子技术教材十.docx

《模拟电子技术教材十.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《模拟电子技术教材十.docx（10页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

模拟电子技术教材十

第五节集成运放应用中的一些问题

一、集成运放的选用

    集成运放按其技术指标可分为通用型、高速型、高阻型、低功耗型、大功率型、高精度型；按其内部电路可分为双极型和单极型；按每一集成块中所含运算放大器的数目可分为单运放、双运放和四运放。

    由于通用型运放价格较低，又比较容易购得，故应优先选用。

但因特殊型运放的部分性能比通用型要好得多，因此应根据实际要求选用集成运放。

其主要原则是

    1．信号源内阻较大时，应选用场效应管为输入级的运放，如LM351等。

    2．输入信号中含有较大的共模信号时，应选择共模输入电压范围大和共模抑制比较大的运放，如μA725、LM308等。

    3．对精度要求高的电路，应选择高增益、低漂移的运放，如OP-07等。

    4．对要求功耗较低的场合，应选择低功耗型，如LM312、OP-20等。

    5．对于频带宽的电路，应选择中增益宽带型，如LM353等。

    6．对输出功率要求较大的场合，应选择大功率型，如MCEL165等。

大功率型运放在使用时，应根据要求加装散热片，以防运放因过热而损坏。

    二、集成运放的消振与调零

    1．自激振荡的消除集成运放的内部为高增益多级放大电路，因而易于产生自激振荡，使电路工作不稳定。

为消除自激振荡，大多数运放（例如μA741等）的内部已设置了自激振荡的补偿网络，但也有的运放需要引出消振端子，外接RC消振网络。

实际应用中，有些电路通过在正、负电源端并接0.01μF~0.1μF的电容消除自激振荡，如图3-26a所示；有些电路则在输入端并联RC支路消振，如图3-26b所示。

   2．调零集成运放在使用时，要求输入为零时输出也为零，即零输入零输出。

为此，有些运放在引脚中设有专门的调零端子，接上调零电位器RP就可以进行调零，电路如图3-27所示。

调零电位器应选用精密的线绕电位器。

调零时，将电路的输入端接地，调节电位器RF使输出电压为零即可。

    对于没有专门调零端的集成运放，使用中可采取辅助调零的方法。

如图3-28a所示，通过在运放的反相输入端外加补偿失调电压，以使输入为零时输出也为零。

另外，也可以在同相输入端外加补偿失调电压，如图3-28b所示。

第六节集成运放技能训练

训练1    集成运放基本运算电路的应用与测试

    一、训练目的

    1．学习集成运放的基本使用方法

    2．掌握集成运放基本运算电路的测试方法

    二、所需仪器及设备

    双路直流稳压电源1台；函数发生器一台；万用表1块；实验线路板1块

    三、训练内容和步骤

    电路如图3-29所示。

电路中的两只二极管VD1和VD2是为了避免电源的极性接错损坏器件而接入的保护二极管。

测试时，在反相输入端施加的直流小信号由分压电路产生。

分压电路可以从M、N点输出两路直流小信号。

当电位器的滑动触点位于中间位置时，输出电压为零；当滑动触点上移时，输出电压为正；当滑动触点下移时，输出电压为负。

   本实训由通用型集成运放LM741组成基本运算电路，并进行相关测试。

集成运放LM741的管脚排列顺序如图3-30所示，图中1、5两端接调零电位器，调零电源为负电源。

   熟悉电路板后，引入±12V双路电源。

首先对运放电路进行调零，然后完成以下测试内容。

    1．反相输入放大电路的测试

（1）将分压电路产生的直流小信号从A（或B）端输入，构成反相输入放大电路；

（2）使输入信号分别为0.2V、0.4V，测量相应的输出电压，并将测量值和理论值填入自拟的表中。

    （3）计算电压放大倍数。

    2．加法运算电路测试

（1）将分压电路产生的两路直流小信号分别从A端和B端输入，构成加法运算电路；

（2）将电路中的F、G两点短接，使运放两输入端电阻平衡。

（2）使输入信号分别为（+0.2V、-0.1V）、（-0.2V、+0.1V）、（+0.2V、-0.2V），测量相应的输出电压，并将测量值和理论值填入自拟的表中。

    3．积分运算电路测试

（1）将电路中的D、E两点短接，构成积分运算电路；

（2）从A（或B）端输入幅值为0.5V、频率为1kHz的方波信号，用示波器观察并记录输入、输出信号的波形及输出信号的幅值。

    四、思考题

    1．为什么在使用集成运放时，首先要进行调零？

总结对运放进行调零的步骤。

    2．构成积分运算电路时，为什么不将反馈电阻RF断开？

    训练2集成运放波形产生电路的应用与测试

    一、训练目的

    1．熟悉使用集成运放构成各种非正弦波产生电路。

    2．掌握使用示波器测量频率和周期的方法。

    二、所需仪器及设备

    双路直流稳压电源1台；数字电压表1块；万用表1块

    三、训练内容和步骤

    1．方波产生电路及测试实训电路如图3-31所示。

（1）按图接线，调节RP大约在中点位置。

检查无误后引入±12V双路电源。

（2）用示波器观察uc和uo的波形，测量频率并与估算值比较。

   2．方波产生电路及测试电路如图3-32所示。

（1）按图接线，检查无误后引入±12V双路电源。

（2）调节RP，用示波器观察uo1和uo2的波形，测量频率和幅值并与估算值比较。

    四、思考题

    1．如何改变图3-32电路输出信号频率？

设计两种方案并画出波形。

    2．分析图3-33所示电路输出波形，按图接线，用示波器观察输出波形。

                复习思考题

3-1为什么在集成运放的输入级采用差动放大电路？

差动放大电路在结构上有什么特点？

它为什么能够抑制零点漂移？

    3-2差动放大电路有哪四种接法？

它们在指标计算时有什么不同？

    3-3集成运放有哪些主要参数？

它们是如何定义的？

    3-4双端输入、双端输出差动放大电路如图3-34所示，试分析以下问题：

（1）若ui1=1500μV，ui2=500μV，则差模输入电压uid和共模输入电压uic分别为多少？

（2）若差模电压放大倍数Aud=100，求差模输出电压uod的值；（3）若输出电压uo=1000ui1-999    ui2，求电路的差模电压放大倍数Aud、共模电压放大倍数Auc以及共模抑制比KCMR。

    3-5差动放大电路如图3-35所示，毫伏表满刻度的电流为100μA，内阻为2kΩ，三极管V1和V2的β均为50。

试求

（1）每个管子的静态电流IBQ和ICQ（UBE=0.7V）。

（2）当毫伏表满偏时的输入电压ui为多大？

   3-6试求图3-36所示电路的输出电压uo与ui的关系，并求R3、R5的值。

   3-7在图3-37所示电路中，已知R3=2R1，ui=－1V。

试求：

（1）输出电压uo1和uo。

（2）理想情况下，该电路的输入和输出电阻为多大？

    3-8图3-38a所示电路中，R1=R2=RF，输入电压ui1和ui2的波形如图3-38b所示，试画出输出电压uo的波形。

    3-9图3-39是集成运放测量电流的原理图，共有三个不同的量程。

输出端的电压表满量程为5V，用电压表的读数指示被测电流IX。

试求：

（1）各量程对应的电阻R1、R2和R3。

（2）该电流表的内阻大还是小，为什么？

    3-10如图3-40所示电路，设集成运放饱和输出电压为±12V。

已知ui1=0.1V，ui2=0.2V，R1=50kΩ，R2=100kΩ，R3=33kΩ，R4=R5=100kΩ，R6=R7=50kΩ。

（1）指出运放A1、A2各组成什么电路；

（2）求uo1和uo的值；

（2）若R2开路，求uo1的值。

    3-11由集成运放组成的三极管β的测量电路，如图3-41所示。

试求

（1）C、B、E各点对地的电压值（被测三极管为硅管）；

（2）当电压表读数为200mV时，被测三极管的β值。

   3-12在图3-42a所示电路中，已知输入电压ui的波形如图3-42b所示，当t＝0时uo＝0V。

试画出输出电压uo的波形。

   3-13电路如图3-43所示，已知集成运放饱和输出电压为±12V，AOd=105，求下列三种情况下的输出电压。

（1）uP=3mV，uN=3.1mV；

（2）uP=3mV，uN=0mV；（3）uP=0mV，uN=3mV。

    3-14电路如图3-44所示，集成运放饱和输出电压为±Uo（sat），二极管导通压降为0.7V。

（1）指出A1和A2各组成什么电路？

（2）说明VD1、VD2的作用及输入信号的范围；（3）当输入信号ui=sinωt（V）时，试画出uo1和uo2的波形。

   3-15图3-45a所示电路是由A1和A2组成的窗孔比较器，参考电压UR1>UR2，试分析输入信号ui由零增加时，输出电压uo的变化，并在图3-45b中作出电压传输特性。