设计型实验

2.2　设计型实验——集成运算放大器的基本运算电路

1）实验目的

（1）理解运算放大器的基本性质和特点，熟悉用集成运算放大器构成基本运算电路的方法。

（2）学习正确使用示波器DC、AC输入方式观察波形的方法。

2）实验设备和主要仪器

（1）示波器DF4321C:1台；

（2）信号发生器SG1020:1台；

（3）交流毫伏表EM2181:1只；

（4）万用表:1只；

（5）DVCC－AL2模拟电路实验箱:1台。

3）实验原理图

基本运算电路实验原理图如图2.2.1（a）～（e）所示。

图2.2.1　基本运算电路实验原理图

4）实验内容及步骤

（1）先将DVCC－AL2模拟电路实验箱的直流电压输出中的＋12V、－12V端子相应的接于实验装置集成运算放大器的＋12V、－12V的连接孔上（应特别注意电源正负极不能接错）。

（2）调零

①将图2.2.1（a）所示电路的u₁端接地，即构成调零电路（调零时应注意接有负反馈）。

②用万用表的直流电压挡（量程为1V）测量输出电压，调节电位器R_P5使输出电压为零，注意调零之后在实验过程中不允许再动R_P1电位器。

（3）加法运算电路

①设计要求:利用一个集成运算放大器和若干电阻构成一个实现加法运算功能电路。

即:U_o＝－10×（U₁＋U₂）。

②给定条件:R₁＝R₂＝10kΩ，R_F＝100kΩ。

③实验内容:首先，选择所需要的电阻元件连接自己设计的实验电路，在实验装置上选择两路可调输出电压信号作为实验电路的输入信号，用导线将其连至实验电路的输入端。然后，按表2.2.1中的要求，调整好输入信号，用万用表测量其输出电压U_o，并记入表2.2.1中。

表2.2.1　数据记录表20

（4）减法运算电路

①设计要求:利用一个集成运算放大器和若干电阻构成一个实现减法运算功能电路。

即:U_o＝U₂－U₁。

②给定条件:R₁＝R₂＝R₃＝R_F＝10kΩ。

③实验内容:首先，选择所需要的电阻元件连接自己设计的实验电路，在实验装置上选择两路可调输出电压信号作为实验电路的输入信号，用导线将其连至实验电路的输入端。然后，按表2.2.2中的要求，调整好输入信号，用万用表测量其输出电压U_o，并填入表2.2.2中。

表2.2.2　数据记录表21

（5）运算电路

①设计要求:利用一个集成运算放大器和若干电阻构成一个可以实现运算功能的电路。

即:U_o＝U₃－（U₁＋U₂）。

②给定条件:R₁＝R₂＝R₃＝R₄＝R_F＝10kΩ

③实验内容:首先，选择所需要的电阻元件连接自己设计的实验电路，在实验装置上选择三路可调输出电压信号作为实验电路的输入信号，用导线将其连至实验电路的输入端。然后，按表2.2.3中的要求，调整好输入信号，用万用表测量其输出电压U_o，并填入表2.2.3中。

表2.2.3　数据记录表22

（6）电阻测量电路

①设计要求:用一个集成运算放大器和若干电阻构成一电阻测量电路，要求电路的输出电压与被测电阻的阻值成正比。

②给定条件:输入直流电压的电压值为1V，R₁＝1kΩ，R₂＝10kΩ，被测电阻R_x共3个。

③实验内容:连接自己设计的电路，检查无误后，分别接入三个被测电阻，用万用表测量相应的输出电压值，填入表2.2.4中，并计算出被测电阻值。

表2.2.4　数据记录表23

5）思考题

（1）调零的作用是什么？

（2）由图2.2.1（a）～（e）电路推导出各电路的电压传输关系式。

（3）实验中的各种运算电路输出电压与理论计算是否有误差？原因何在？

6）预习要求

（1）认真复习集成运算放大器构成的运算电路。

（2）认真阅读实验内容。

7）实验报告要求

（1）实验目的及实验原理。

（2）电路设计过程及实验用的电路图。

（3）电路功能的测试方法与步骤。

（4）实验数据的分析与处理。