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电工实验课件集成运算放大器的线性和非线性应用(3419)...

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运算放大器的线性应用和非线性应用

运算放大器的线性应用和非线性应用
在低频范围(如10HZ ～ 10KHZ)内,对于固 定频率来说此电路是一较好的振荡电路.当振 荡频率较高时,为了获得前后沿较陡的方波,以 选择转换速率较高的运放为宜. (4)电路的工作原理
充电
放电
++
Uo=Vz+ UDoN
31
(5)电容器端电压随时间变化规律为
32
二、设计过程
1、求R1和R2的值,可使F=0.47,则 T=2RC
图7-16
方波发生器
29
3、设计条件 (1)电源电压为:±9V (2)负载阻抗 RL=10KΩ
4、分析 (1)R、C作为积分电路,即:定时电路. (2)从电路结构看,它由一个迟滞比较器和RC充
放电电路组成.其中迟滞比较器作为状态记忆电 路,RC作为定时电路.
(3)电路的正反馈系数F为:
30
强调:
39
实验箱双电源的接法
40
四运放管脚图
TL084、LM324
41
运放的检测电路
当Uo=Ui1时，运放是好的。
42
T1.设计一个文氏桥正弦波振荡器
技术指标要求：
1、电路结构要求
2、电路指标 (1)f=1KHZ (2)UO=1V
3、设计条件 （1）电源电压为：±9V （2）负载电阻RL=10KΩ
16
五、反相加法器
17
又因为 if=i1+i2+i3，则
18
六、同相相加器
19
实验三十六 运算放大器线性应用电路
J1.设计一个反相比例放大器 （一）设计技术指标 1）Au=20 2)Ri=1KΩ 3)Uopp≥1V （二）设计条件
1） Ec= ±9V
2) RL= 5.1KΩ

集成运算放大器的 非线性应用实验讲解

集成运算放大器的 非线性应用实验讲解
集成运算放大器的 非线性应用
1 过零电压比较器
当ui<0时,uo=+(UZ3;UD)
用示波器测量观 察信号的波形
741
用信号发生器 产生1000HZ,2V 的正弦信号
2 迟滞电压比较器
当uo为正 时,VA=U+R2/(R2+Rf)
当ui>VA后,uo由正变负, 此时VA变为-VA.
-5v
3 方波发生器
用示波器观察Uo和Uc的 波形.故测Uo的频率 将Rf2换为30千欧的电阻, 重复以上步骤
步骤一
ui接-5V~+5V直流电压,用万用表直流电压档测uo
步骤二 调节ui,测出由正向饱 和输出电压向反相饱和输出电 压&由反向饱和输出电压向正相 -5v 饱和输出电压过渡的临界值 步骤三 将Rf由100千欧换成 200千欧,重复以上步骤 步骤四 ui接1000Hz,幅值2V 的正弦信号,用示波器观察ui u0波形

集成运放的非线性应用-PPT精品文档

集成运放的非线性应用-PPT精品文档

R R f R 2 2 U U U ; U U U ; TH R Z TH R Z R R R R R R R R 2 f 2 f 2 f 2 f 2 R 2 （与参考电压无关） U U U U T TH TH Z R R 2 f
R f
回差电压
一、过零比较器
1、反相过零比较器 R
电压传输特性
ui
R'
+
uO
uO UOH 0 UOL ui
u 0 ; u ui ; ui 0 : u U u u O OL u U ui 0 : u u O OH
阈值电压： U TH 0
根据虚断： i i 0
+UZ -UZ
说明U＋有两种取值，
令 u u ，可以求出两个不同的 阈值电压。
上限阈值电压、下限阈值电压和回差电压：
if UR R2 + Rf
u
R0
Rf R2 Rf
UR
+
uO
R2 UO R2 R f
+UZ -UZ
ui R1
反相迟滞比较器
ui 很小时，输出 U U ; O Z U ui 很大时，输出 U O Z; 电路状态发生跳变， 当 u 时， u
R f
ui R1
反相迟滞比较器
R 2 U U U ; TH R Z R R R R 2 f 2 f
R f
uO
+UZ UTH+ui
-UZ
2 R 2 U U U U T TH TH Z R R 2 f
UTH- 0
传输特性
求阈值电压、电压传输特性？ 同相迟滞比较器

运放的非线性应用 ppt课件

运放的非线性应用 ppt课件

R2 R3
UZ
uo
uO UZ
运放的非线性应用
12.1 矩形波发生器
uu cc
R1
RR22UU ZZ RR22RR33
R4
C
A
uo
OO
R2 R3
UZ
RR22UU ZZ RR22RR33
uu oo
UU ZZ
OO
T2R1Cln12RR32
UU ZZ
运放的非线性应用
波形
t
t
T1 T
12.1 矩形波发生器
运放的非线性应用
集成运放工作在开环或状态时，因开环增 益很大，运放的输出只有高电平和低电平两个 稳定状态，输出与输入是状态转换控制的关系， 不成线性关系
集成比较器
非正弦波发生器
运放的非线性应用
非正弦波发生器
矩形波发生器 三角波发生器 锯齿波发生器
运放的非线性应用
12.1 矩形波发生器
结构
RC
反 馈
O
R2
运放的非 线R R 性1 2应U 用Z
t
12.3 锯齿波发生器
结构及原理
R5 Dτ充 (R4/C/R6)C
R3
R4
A1
Uo1
A2
uo
R1 R2
τ放 R4C
UZ
R5
运放的非线性应用
12.3 锯齿波发生器
波形
R5 D
C
u o1
R3
R4
A1
Uo1
U Z
A2
uo
O
t
R1 R2
UZ
R5
U Z
uo
UO1 UZ
UZ
运放的非线性应用
12.2 三角波发生器

集成运算放放大器的线性应用实验ppt课件

集成运算放放大器的线性应用实验ppt课件
Uo=Ui
R1 10K
Rf 100K +12V
Ui
R2 9.1K
2 7 741 3
6
Uo
5
41
Rw 100K -12V
图四
17
1. 按图四接好电路,在反相端加入交流信号 Ui=1KHz,用双踪示波器观察Ui和Uo的相位关系。
2. 用交流毫伏表测量输入、输出电压的数 值,可得电路的电压放大倍数,并与理论计算值比 较。将结果填人表二中。
集成运算放大器的线性应用实验
一 实验目的
二 实验设备 三 实验原理 四 实验内容 五 讨论题 六 实验报告
1 放大器调零 2 反相比例放大器 3 同相比例放大器 4 加法器 5 减法器 6 积分器
2
一 实验目的
1、掌握用集成运算放大器构成各种基本 运算电路的方法；
2、掌握用集成运算放大器构成的各种基 本运算电路的调试和测试方法；
名称
表2 R1 Rf Ui(mv) Uo(mv) Av(实验值) Av(理论值)
同相比例放大器 10K 100K
跟随器
∞ 100K
18
输入信号波形
输出波形
同 相 输 入 输 出 波 形 对 比
19
（4） 加法器
在反相比例放大器基础 上,如果反相输入端增加若干 输入电路，则构成反相加法放 大器，电路如图五所示。其运 算关系为：
Ui=U+ - U- 为有限值, “虚断’
u+ i+ +
uo
A
u-
-
i-
“虚断”：运放的同相输入端和反相输入端的电流趋于0， 好象断路一样，但却不是真正的断路。
10
四 实验内容及步骤

《电工电子技术》课件——课6-集成运算放大器的线性应用

《电工电子技术》课件——课6-集成运算放大器的线性应用

i1 = if
i1
ui R1
iF
CF
duc dt
ui C duc
R1
F dt
du
CF
o
dt
1
uo R1CF uidt
积分电路的波形变换作用
6. 微分运算电路
RF
+
ui –
C1 R2
– ++
+ u–o
由虚短及虚断性质可得
i1 = if
C dui uo
1 dt
R
F
uo
RF C1
dui dt
三、集成运算放大器的线性应用
1. 反相比例运算 （1）电路结构
① ui加至反相输入端u② Rf构成电压并联负反馈 ③ R2=R1//Rf
if RF
+ i1 R1 i– –
ui
++
– R2 i+
+ uo –
（2）电压放大倍数
∵ 虚断，i+= i– = 0
∴ i1 if
i1
ui u R1
if
u u0 R
F
∵ 虚短 ∴ u– = u+ = 0
RF
&+ u–o
∵要求静态时u+、 u- 对地电阻相 同
∴平衡电阻 R2 = R1 // RF
反相比例运算电压放大倍数
结论： ① Auf为负值，即 uo与 ui 极性相反。∵ ui 加在反相输入端。
② Auf 只与外部电阻 R1、RF 有关，与运放本身参数无关。 ③| Auf | 可大于 1，也可等于 1 或小于 1 。 R1=RF 时Auf =-1，称为反向器。
–

电工学课件集成运算放大器演示文稿


线性区： uo=Auo(u+-u-)
分 析
两rid输→入∞端，的故输
入电流为零。
虚断
依 据
Auo→∞ ，uo为有限值，
故 u+-u-=uo/Auo≈0
即 u+ ≈ u-
饱和区
o -Uo(sat)
线性区
虚短
u+ - u-
当有信号输入时，如同相端 接地，即u+=0 则 u- ≈ 0
虚地
饱和区：
uo≠Auo(u+-u-) 当u+ >u- 时,uo=＋uo(sat) 当u+ <u- 时,uo=－uo(sat)
模拟集成电路：集成运算放大器、集成功率 放大器、集成稳压电源、集成数模转 换电路
16.1.1 集成运算放大器的特点
1. 尽量避免使用电容。 2. 输入级采用差动放大电路。 3. 电阻值大致为100Ω～ 30kΩ。 4. 二极管都采用三极管构成。
16.1.2 电路的简单说明
一、运放构成
输入端 输入级
下面的问题是从输出端将反
馈引到同相端还是反相端 ？
Z
答案是：引回到反相端
16.2.1 比例运算
i1
Ru1 -
if
-
∞Rf - ∞+
uo
1、反相输入
Rf —反馈电阻；
ui
u+ +
+
+
R2
uo
R2 —平衡电阻，用于消除
静态基极电流对输出电压的影
响。 R2= R1∥Rf 由KCL、KVL和运放工作在线性区的分析依据：
右图所示为运放输入和输 出电压的关系曲线，称为传输 特性。从图中看到，实际运放 的传输特性与理想运放比较接 近。

集成运算放大器及应用—集成运放的线性应用(电子技术课件)

图3.2.6 减法运算电路
图3.2.6 减法运算电路
根据叠加原理，先求ui1单独作用时的输
出电压uo1为：
uo1
Rf R1
ui1
再求出ui2单独作用时的输出uo2压为：

(1
Rf R1
)( R3 R2
R3
)ui 2
图3.2.6 减法运算电路
若 R1 R2 , R f R3 代入
二、集成运放的线性应用
集成运放可以应用在各种运算电路上，以输入电压作为自变量，输 出电压按一定的数学规律变化，反映出某种运算的结果。
常见的运算电路有比例、加减、积分、微分等，利用这些运算电路 实现同相放大、反相放大、差分放大以及信号的变换。
注意：集成运放作运算电路时必须工作在线性区。
1.反相比例运算电路
到了微分运算电路，如图3.2.9所示。
图3.2.9 微分运算电路
图3.2.9 微分运算电路
根据“虚短”和“虚断”的概念， u u 0 ，
为“虚地”，因而:
ic
iR
C
dui dt
输出电压为：uo iR R
R C dui dt
RC = — 时间常数
表明输出电压与输入电压的微分成正比，而 duI 也 dt
集成运放的线性应用（二）
3.2.2 集成运放的线性应用（二）
一、反相加法运算电路 在反相比例运放电路的基础上， 增加1个或者多个输入支路就
可构成反相加法运算电路。下面以二个输入信号同时作用于集成运 放的反相输入端为例，介绍反相加法运算电路。
图3.2.5 反相加法运算电路
由叠加原理可知，当ui1单独作用时：
uid
–UOM
图3.1.6 电压传输特性

集成运算放大器及应用—集成运放的非线性应用(电子技术课件)

集成运放的内部结构。无论是输入信号的正向电压或负向电压超过二极管导通电压， 则V1或V2中就会有一个导通，从而限制了输入信号的幅度，起到了保护作用。
(a)反相输入
(b)同相输入
图3.3.9 输入保护电路
(3)输出保护 利用稳压管V1和V2接成反向串联电路。若输出端出现过高电压，集成运放输
出端电压将受到稳压管稳压值的限制，从而避免了损坏。
由于大部分集成运放内部电路的改进，已不需要外加补偿网络。
3.保护电路 (1)电源极性的保护 利用二极管的单向导电特性防止由于电源极性接反而造成的损坏。当
电源极性错接成上负下正时，两二极管均不导通，等于电源断路，从而起 到保护作用。
图3.3.8 电源极性保护电路
(2)输入保护 利用二极管的限幅作用对输入信号幅度加以限制，以免输入信号超过额定值损坏
由图可见，他们之间存在差值称为回差电 压或迟滞宽度u，用 表示，即：
图3.3.7 滞回电压比较器的传输特性
u Uth1 Uth2
三、集成运放使用常识 1.零点调整 方法：将输入端短路接地，调整调零电位器，使输出电压为零。 2.消除自激振荡 方法：加阻容补偿网络。具体参数和接法可查阅使用说明书。目前，
滞回比较器具有两个不同的阈值，且相差较大（通常称我电压 滞回特性），即惯性，因而也就具有一定的抗干扰能力。
（1）滞回电压比较器中的阈值电压
图3.3.6 滞回电压比较器
当 uo U om 时，集成运放同相
输入端的电位为：
u
R1 R1 R2
F
Uth1
（2）滞回电压比较器中的阈值电压
图3.3.6 滞回电压比较器
当 uo U om 时，集成运放同相输入端
的电位为：
u

电工电子技术课程课件集成运算放大器及其应用

集成运算放大器 及其应用
本章教学基本要求
• 了解集成运算放大器的基本组成。
• 理解运算放大器的电压传输特性，了解其主 要参数的意义。
• 掌握理想运算放大器的表示符号和基本分析 方法。
• 理解用运放组成的比例、加减、微分、积分 运算电路的工作原理。了解有源滤波电路的 工作原理。
• 理解电压比较器的工作原理及应用。 • 本章讲授学时: 4学时 自学学时: 20学时
非线性区
• 传输特性的特点
线性区
uo U o(sat)
分为线性区和非线性区，其分析方法 不一样。
• 工作在线性区时
1.理想运放的两个输入端的电位相等
u u ——虚短
Au0
u
u

uo Au0
0
2.理想运放的两个输入端的输入电流为零。
i i 0 ——虚断 rid
1. 集成电路的外形： 国产集成运放的封装外形主要采用圆壳式和双列直插式。
概述
接正电源 (+9~+18)V
为输出端
2. 集成运放的管脚顺序及功能
CF741接线如图所示，双列直插式集成运放的管脚顺序是，管 脚向下，标志于左，序号自下而上逆时针方向排列。
为空脚
接负电源（9~-18）V
为反相输入 端（输出信 号与输入信 号反相位）
uo U o(sat)
0
u u －U o(sat)


uo

集成运放的应用
• 概述 • 运放在信号运算方面的应用 • 运放在信号处理方面的应用 • 运放应用中的反馈 • 集成运放的使用
概述
运算：比例、加减、积分与微分等。是线性 范围内的运算，都适用叠加原理。
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其他应该注意的事项：
1）实验电路应供给集成块15V直流电源；注意正、负 电源的极性，切务将输出端短路。
2）函数信号发生器、示波器应与实验电路共地； 3）每次换接电路前都必须关掉电源！
R110kΩ Rf 100kΩ
ui1
+15V
ui1
ui2 R理f 1u0论o0kΩ测u量o
值 +1值5V
ui2
_
R210kΩ 2
3+
RR′3 6.2kΩ
R2
7
∞ +6
ui01.5R110kΩ 1 _
uo -1
2
0.5
7
∞ +6
ui2
3+
4
1 R210k-Ω 1 R3
4
-15V
100kΩ -15V
3、减法运算电路 u0= (Rf/R1)(ui2－ui1)
设计运算电路：u0= 10(ui2-ui1)
——完成自拟表格(取ui1 、ui1的数据S按2 下表取)
V
Rf 100kΩ +15V
ui1
ui2
uRfo1MΩuCo10μF
理论 测量S1
R1 10kΩ ui1
_
uo
2
7
∞ +6
uo
2 ui
R1 100kΩ值_
12
+15值V7
∞ +6
ui2
3+
-0.5 0.5 3 +
集成运算放大器及其应用
一、实验目的
1、 熟悉集成运算放大器。 2、 应用集成运算放大器组成基本运算电路。 3、 熟悉电压比较器的功能、电路结构及其特点。 4、 学会电压比较器的测试方法。
2、反相加法运算电路 u0=-(ui1Rf/R1+ui2Rf/R2), R′=Rf//R1//R2 设计运算电路：u0=-(2ui1+5ui2) ——完成自拟表格
集成运放μA741的管脚功能及连线： 2脚：反相输入 ， 3脚：同相输入 4脚：-15V ， 7脚：&#至接线孔，再插电阻。
运放的工作电源： ＋15V和－15V电源的获得。 ±15V直流电源
电源 开关
接A4板地
输入信号的获得：
V
R210kΩ R1030RkfΩ
4 -15V
1.5
2
4 R3 100kΩ -15V
4、过零电压比较器
ui<0,u0=uz+uD ui>0,u0=-(uz+uD)
——完成相应的实验要求P66中输入交流的情况
R1 10kΩ _
+ui
2
3+
∞ +6
R2 5.1kΩ
+(UZ +
+uo
DZ
四、元器件及仪器使用注意事项
（a）电路图
示波器的使用：
1）用双踪同时观察输入、输出波形。
2）输入、输出端可先插连线，再用示波器的夹子夹 连线观察。 但注意两个夹子不要碰在一起，否则会 短路！
▲通道的选择、面板旋钮的使用
聚焦 明暗度 电源 扫描频率 频率微调 水平位移
通 道 选 择
垂 直 位 移
Y轴增幅 通道1 耦合方式 Y轴增幅 通道2
直流信号分别从实验箱左上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 个信号均为要求的值，再测输出信号。
±5V可调的直流信号源（蓝色按键弹起状态）
万用表的使用：
功能键
量程键
▲电压档、电流档、欧姆档的使用方法
▲操作的原则：先选档，再选量程。
▲表笔的使用原则：测量电压（交、直流）时，黑笔 总是接负极、地或低电位端。
输入信号的获得： 函数信号发生器
交流信号从函数信号发生器获得，注意函数信号发生器 输出的是峰峰值，为有效值的2.828倍，为幅值的2倍。
频率显示值
峰－峰显示值
电源
波形 频率调节旋钮 幅度调节旋钮
信号输出
R1 10kΩ _
+ui
2
3+
∞ +6
R2 5.1kΩ
+(UZ +
+uo
DZ
稳压管的阴极和阳极要区分，带色环的一端为阴极；