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1、前吕在测量一台装置的特性时，通常要测量的一定输入条件范围内输出信号。例如，反向比例运算放大器只要输入在饱和电压范围内，其转换曲线是惟一的。因此当装置为一个线性放大器时，输入信号只能限制在一定的范围内。计算机自动控制能够输出一•定范围内的测试电压，并将其变换后的电压进行测量、显示和分析。在木实践中，学生能够观察到传输性能和一些运放的电压饱和界限。在评定电子电路的特性的吋候,传输曲线图将是总结所有电压和电流测量的惟一可视化工具。运放是电子电路的基本元件。通过不同的连线形式可以实现各种各样的数学运算。在本实践中，学生将知道运放是如何实现加法、减法、乘以一个常数、求平均
2、值和对信号求积分。一、实践目的♦连接一个增益的放人器并测定它的粘度。♦学习如何使用运放对输入信号求和、求差和求平均值。♦连接一个运放电路实现两个独立、隔离的输入信号的相乘。二、实践设备♦运行Windows操作系统的计算机♦NI公司实验教学套件、LabVIEW8软件、PCI-6251数据采集卡。♦Multisim电子线路仿真软件♦通用运放(如：741型运放)♦大小不等的系列电阻♦连接电路用的电缆和导线：两根BNC插头的探头线，普通连接导线三、原理运放是现代电子仪器的核心和灵魂。它们的适应性、稳定性和执行多种功能的能力使运放成为了模拟电路的理想选择。运放是从模拟量计
3、算领域中发展起来的，即为了解决应用于工程中不同的公式计算问题，设计岀计算加、减、乘、除、积分、微分等电路。今天，模拟计算机已经基本上被数字计算机所替代，但是运放很强的功能性被保留了下来并H.仍应用于无数的电子电路和仪器中。运放基木上是一个带两个输入端的高增益差动放大器。从运放的传输曲线可以看出，输11!电压山下式计算：(0式中，A为开坏增益，V一为反相输出端电压，V+为正相输出端电压，增益前的负号使输出信号反向。增益(A)定义为输出电压(V°J和输入的电压差值(ZW)比值的大小。实际应用中，运放的增益能够达到10000〜20000000。因此，只需要很小的输入信
4、号就能得到很大的输出。例如，如杲运放的增益为1000000,5mV的输入电压就能够得到5V的输出电压。输出电压不可能超过提供的电源电压。实际上，运放的额定输出电压Vmax通常只是提供的电源电压的一小部分。这个界限通常作为正/负电源电压的参考。高增益的放大器在控制和抑制进入饱和状态上都有困难，但加入一些外部元件能将部分输出反馈作用于输入端。对于负反馈电路，反馈信号同输入信号的相位相反，使放大器稳定,这称为闭坏连接。在实际应用中，反馈牺牲了增益来获取稳定性，将部分的开环增益用来使电路稳定。典型的运放电路开环增益为105~107,而闭环增益仅为10~1000。如果为正
5、反馈,那么放人器将变为一个振荡器。1.反相放大器图1屮所示的电路是最常见的运放电路，它込示出了如何在牺牲增益的条件下获得稳定，线性的放人器。标号为R『的反馈电阻用于将输出信号反馈作用于输入端，反馈电阻连接到负输入端表示电路为负反馈连接。输入电压V
6、通过输入屯阻&产牛了一个输入电路电压差AV加载在+、一输入端Z间，放大器的正输入端接地。利用冋路公式计算传输特性：输入回路：叫=z,/?,+AV⑵反馈回路：求和节点i产f+人（4）增益公式：匕肿—5⑸山以上4个式子叮以得到输出：%f/z—（%/&）/z⑹式中，闭环阻抗Z=l/Rf+l/ARf+l/Rf°反馈电阻和输入电
7、阻通常都较人伙G）级，并且A很人（人于100000）,因此Z=l/Rf。更进一步，AV通常很小（几微伏）且放大器的输入阻抗血很大（大约10MQ）,那么输入输入电^（Iin=AV/Zin）t-常小，可以认为为零。则传输曲线变为：匕肿-g/d-（G）%（7）式中，Rf/心的比值称为闭环增益G,负号表示输出反向。闭环增益可以通过选择两个电阻Rf和Ri来设定。1.同向比例运放电路同向比例运放电路组成如图2所示，将输入电阻Ri接地，并且将输入信号加载道+输入端。Rf。仏)图2电压在通过由反馈电阻心和输入电阻Ri组成的分压电路的吋候产生压降，中间位置的电压V一为：—(K/(
8、K+©))%⑻根据理想运放的性质1,运放的输入电床zv为零，因此Vin=V.o重新排列公式匕貯(1+心/&)匕⑼通用运放的闭环增益为G=1+R『R
9、,并且不会改变输入信号的符号。从中可以看出电路的输入阻抗乙很大。Z,=Z」RJ(R+/?/))A(10)式中，Zm为实际运放的输入阻抗(大约为20mQ,且由于电路的开环增益A很大，输出阻抗乙)趋紧于零，因此，同向比例运放电路能够以有限的增益有效地対输入电路进行缓冲。1.运放积分电路图3为运放积分电路示意图。在运放积分电路中，用电容器替换反馈电阻。理想电容器能够存储电荷(Q)，并且没有漏电流。输入电流通过求和节点对
10、反馈电容器G进行充电。电
