1、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A725、LM308等。3对精度要求高的电路,应选择高增益、低漂
2、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A741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0.01F0.1F的电容消除自激振
3、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
4、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
5、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、-0.1 V)、(-0.2V、+0.1 V)、(
6、+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0.5 V、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
7、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
8、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=1500V,ui2=500V,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100A,内阻为2k,三极管V1
9、和V2的均为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=2 R1,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:(
10、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=50k,R2=100k,R3=33k,R4=R5=100k,R6=R7=50k。(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3-42
11、b所示,当t0时uo0V。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=sint(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。
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