模拟电子技术实验指导书 实验七集成运算放大器应用(II 反相积分电路 、实验目的 1掌握反相积分电路的结构和性能特点。 2验证积分运算电路输入与输出电压的函数关系 、原理说明 采用运算放大器构成的积分电路输入输出电压之间的关系可为理想的积分特性,即 积分电流为恒定。在图1-7-1中,反相输入端虚地,输入电流=UR,因为运放放大器 输入端几乎不取用电流(虚断),所以i=ic,积分电容C就以电流产UR进行充电,假设 电容器C初始电压为零,则 此式表明输出电压u为输入电压u对时间的积分,负号表示它们在相位是相反的。 当输入信号为阶跃电压时,输出电压u与时间t成近似线性关系,则 式中RC为积分时间常数τ,u随时间t线性增大直到运算放大器进入饱和状态,u 保持不变,而停止积分。这种积分电路常用来作为显示器的扫描电路及模数转换器等。 在图1-7-2实验电路中,输入信号u为负直流电压,K为积分开关,当K合上时,u为零, 当K打开时,电容C开始充电,情况等同于输入信号为负向阶跃电压, 输入信号为交流正弦电压时,则 Usin(ot+90°) 由公式可知,输出电压u与输入电压u1有90°的相位差,当u为正弦波形时,u对应 为余弦波形,输出的幅值也有所变化。在实际电路中,积分电容两端可并接反馈电阻 RF,用以改善波形出现失真的情况。 R'20kQ 图1-7-1反相积分等效电路 图1-7-2反相积分电路
模拟电子技术实验指导书 实验七 集成运算放大器应用(II) ――反相积分电路 一、实验目的 1.掌握反相积分电路的结构和性能特点。 2.验证积分运算电路输入与输出电压的函数关系。 二、原理说明 采用运算放大器构成的积分电路输入输出电压之间的关系可为理想的积分特性，即 积分电流为恒定。在图1-7-1中，反相输入端虚地，输入电流iR=Ui/R，因为运放放大器 输入端几乎不取用电流(虚断)，所以iR=iC，积分电容C就以电流i=Ui/R进行充电，假设 电容器C初始电压为零，则 u dt RC uo i 1 此式表明输出电压uo为输入电压ui对时间的积分，负号表示它们在相位是相反的。 当输入信号为阶跃电压时，输出电压uo与时间t成近似线性关系，则 u t RC uo i 1 式中RC为积分时间常数τ， uo随时间t线性增大直到运算放大器进入饱和状态， uo 保持不变，而停止积分。这种积分电路常用来作为显示器的扫描电路及模数转换器等。 在图1-7-2实验电路中，输入信号ui为负直流电压，K为积分开关，当K合上时， uo为零， 当K打开时，电容C开始充电，情况等同于输入信号为负向阶跃电压。 当输入信号为交流正弦电压时，则 sin( 90 ) 1 U t RC uo im 由公式可知，输出电压uo与输入电压ui有90˚的相位差，当ui为正弦波形时，uo对应 为余弦波形，输出的幅值也有所变化。在实际电路中，积分电容两端可并接反馈电阻 RF，用以改善波形出现失真的情况。 图1-7-1 反相积分等效电路 图1-7-2 反相积分电路
实七集成运算放大器应用(二-反相积分电略 三、实验内容 1积分器输入为直流电压 (1)“开环过零”检测运放放大器的好坏 (2)按图1-7-2接线,U=0.』V(由直流信号源提供) (3)先用数字万用表观测积分情况:将积分电路的开关K打开的同时,用数字万用表 观测积分输出电压的变化,并从数字万用表上读出积分电压达到的最大值 (4)用示波器观察积分波形:把示波器扫描选择放在最慢时间挡(02s/格),这时荧 光屏看到的不再是扫描线,而是扫描光点在移动。选择输入耦合方式,校准Y轴零点 因为u朝正电压方向积分,所以将零点调在荧光屏的下方的标尺线上,先将积分电路的 开关K合上,当亮点出现在屏幕左下角时,立即把积分开关K打开,并观察积分波形。将 波形画在图1-7-3中 We (v) 2积分器输入为交流正弦电压 (1)按图1-7-4接线,积分器输入正弦交流信号:1= U. sin ot,(Um=V (2)同时观察输入与输出的波形将波形画在图1-7-5中。注意它们之间的相位关系 图1-7-4反相积分电路Ⅱ 图1-7-5输入与输出波形 四、预习要求
实验七 集成运算放大器应用(II)――反相积分电路 三、实验内容 1.积分器输入为直流电压 (1)“开环过零”检测运放放大器的好坏。 (2)按图1-7-2接线，Ui=-0.1V(由直流信号源提供) (3)先用数字万用表观测积分情况：将积分电路的开关K打开的同时，用数字万用表 观 测 积 分 输 出 电 压 的 变 化 ， 并 从 数 字 万 用 表 上 读 出 积 分 电 压 达 到 的 最 大 值 (Uomax= )。 (4)用示波器观察积分波形：把示波器扫描选择放在最慢时间挡(0.2s/格)，这时荧 光屏看到的不再是扫描线，而是扫描光点在移动。选择输入耦合方式，校准Y轴零点， 因为uo朝正电压方向积分，所以将零点调在荧光屏的下方的标尺线上，先将积分电路的 开关K合上，当亮点出现在屏幕左下角时，立即把积分开关K打开，并观察积分波形。将 波形画在图1-7-3中。 图1-7-3 2.积分器输入为交流正弦电压 (1)按图1-7-4接线，积分器输入正弦交流信号： u U t i im sin ， (Uim=1V； f=100Hz) (2)同时观察输入与输出的波形。将波形画在图1-7-5中。注意它们之间的相位关系。 图1-7-4 反相积分电路Ⅱ 图1-7-5 输入与输出波形 四、预习要求
模拟电子技术实验指导书 (1)阅读本实验内容。 (2)在图1-7-2中,开关K由闭合到长时间的打开,理论估算积分器输出电压U从零 上升到最大值所用的时间L=。(设:Um=0.IV,运算放大器的饱和输出 电压Uomx=±10V) 3)在图1-7-4中,当l1= U sin ot(Uhm=Vv=100Hz)时,分析积分器输出端u 的情况,理论估算输出幅值Um= 五、实验总结报告分析提示 (1)通过实验总结积分电路的特点。 (2)整理实测数据并与理论估算值比较,进行误差分析。 3)积分器输入正弦交流信号时分析u与u之间的相位关系 六、思考题 (1)当反相积分器输入直流信号u=+0.IV时,积分器输出会出现什么情况? (2)当反相积分器输入正弦交流信号的频率发生变化时,积分器的输出会出现什么 变化?
模拟电子技术实验指导书 (1)阅读本实验内容。 (2)在图1-7-2中，开关K由闭合到长时间的打开，理论估算积分器输出电压Uo从零 上升到最大值所用的时间tM= 。(设：Uim=-0.1V，运算放大器的饱和输出 电压Uomax=±10V) (3)在图1-7-4中，当u U t i im sin (Uim=1V;f=100Hz)时，分析积分器输出端uo 的情况，理论估算输出幅值Uom= 。 五、实验总结报告分析提示 (1)通过实验总结积分电路的特点。 (2)整理实测数据并与理论估算值比较，进行误差分析。 (3)积分器输入正弦交流信号时分析ui与uo之间的相位关系。 六、思考题 (1)当反相积分器输入直流信号ui=+0.1V时，积分器输出会出现什么情况? (2)当反相积分器输入正弦交流信号的频率发生变化时，积分器的输出会出现什么 变化?