《临床检验仪器学》课程教学资源（实验指导）实验2 集成运算放大器的应用

实验2集成运算放大器的应用 实验目的 1.了解集成运算放大器的基本原理及应用。 2.了解集成块LM324的特性，识别LM324的管脚。 3.利用LM324建立放大电路 实验器材 直流稳压电源一台、指针式万用表一台、集成块L324一块、面包板一块、 电阻、导线若干。 实验原理 集成运算放大器是一种高性能直流放大器，借助于特定的外加反馈，便能实 现加、减、微分、积分、放大等功能。理想的运算放大器是一种差动输入，单端 输出的三端放大器，它具有以下特性： 1.差模电压增益A为无穷大。 2.差模输入电阻Aa为无穷大。 3.输出电阻为零。 4.通带宽度为无穷大，A不随频率改变。 5.零输入情况下零输出，即u.u=0时，U,=0 运算放大器有三种输入组态：反相输入、同相输入、差动输入。 反相输入组态的特点：如图21所示，信号从反相输入端输入，同相输入端 接地，输出电压。与输入信号U,反相，电压增益4=-，闭环输出电阻R=0 图2-1反相输入 图2-2同相输 同相输入组态的特点：如图2-2所示，信号从同相端输入，反相端经由反

实验 2 集成运算放大器的应用 实验目的 1.了解集成运算放大器的基本原理及应用。 2.了解集成块 LM324 的特性，识别 LM324 的管脚。 3.利用 LM324 建立放大电路。 实验器材 直流稳压电源一台、指针式万用表一台、集成块 LM324 一块、面包板一块、 电阻、导线若干。 实验原理 集成运算放大器是一种高性能直流放大器，借助于特定的外加反馈，便能实 现加、减、微分、积分、放大等功能。理想的运算放大器是一种差动输入，单端 输出的三端放大器，它具有以下特性： 1.差模电压增益 Aud为无穷大。 2.差模输入电阻 Aid为无穷大。 3.输出电阻为零。 4.通带宽度为无穷大，Aud不随频率改变。 5.零输入情况下零输出，即 u+=u-=0 时，U0=0。 运算放大器有三种输入组态：反相输入、同相输入、差动输入。 反相输入组态的特点：如图 2-1 所示，信号从反相输入端输入，同相输入端 接地，输出电压 U0与输入信号 Ui反相，电压增益 R R A i f uf = − ，闭环输出电阻 Rif=0。 图 2-1 反相输入 图 2-2 同相输入 同相输入组态的特点：如图 2-2 所示，信号从同相端输入，反相端经由反 Rf Ui Ri Uo _ ~ + · · Ui Ri _ + o o Rf Uo o

馈分压电阻R接地、输出电压，与输入信号U,同相，电压增益4=1+B R. 差动输入组态的特点：如图2-3所示，将大小相等、相位相反的一对信号（差 模信号)分别加到运放的两个输入端，电压增益：=-R:其中，R=R=R, R R=R=Ra. OUT 140UT IN 13 IN N 12 LM324 IN IN- OUT 图23差动输入 图2-4LM324的管脚和内部结构示意图 四运放LM324的管脚和内部结构如图2-4所示。此实验电路图如图2-5所示， 从图2-5可以看出，从反相输入端输入信号，其输出信号，与山反相，其输出 特性如图2-6所示。 - 图2-5实验电路图 图2-6运算放大器输出特性 从图2-6可以看出，当U,>0(-U,0)时，才有输出，山，增大，b随之增大，放大倍数：=- R. 运算放大器处于线性放大状态，当-U:增大到一定值时，U。不再增大，运算放大 器处于饱和状态，即图2-6中阴影线部分

馈分压电阻 R1接地、输出电压 U0与输入信号 Ui同相，电压增益 R R A i f uf = 1+ 。 差动输入组态的特点：如图 2-3 所示，将大小相等、相位相反的一对信号（差 模信号）分别加到运放的两个输入端，电压增益： R R A f uf = − 其中，Rf= R3= R4， R= R1= R2. 图 2-3 差动输入 图 2-4 LM324 的管脚和内部结构示意图 四运放 LM324 的管脚和内部结构如图 2-4 所示。此实验电路图如图 2-5 所示， 从图 2-5 可以看出，从反相输入端输入信号，其输出信号 U0与 Ui反相，其输出 特性如图 2-6 所示。 图 2-5 实验电路图 图 2-6 运算放大器输出特性 从图 2-6 可以看出，当 Ui＞0（-Ui＜0）时，输出接近 0，运算放大器截止。 只有 Ui＜0（-Ui＞0）时，才有输出，-Ui增大，U0随之增大，放大倍数： R R A i f uf = − ， 运算放大器处于线性放大状态，当-Ui 增大到一定值时，U0 不再增大，运算放大 器处于饱和状态，即图 2-6 中阴影线部分。 R4 R1 Uo _ + o o R3 R2 o － ＋ ＋ － ~ ~ 1 2 i i U U = 2 2 i i U U = − LM324 1 2 3 4 5 6 7 14 13 12 11 10 9 8 OUT1 IN￾IN+ Vcc IN+ IN￾OUT2 OUT4 IN￾IN+ IN+ IN￾OUT3 0 -Ui 1 Uo Rf Vcc Ui RL Ri Uo _ + o o － ~ ＋ o o

实验步骤 1.按照电路图在面包板上正确联结电路 2.用万用表测出R=,R=，计算出A。 3.用万用表测出U,= ，=。改变U,值，测出对应的o。 数据记录及处理 表2-1运算放大器输入输出关系表 输入U(V) 0.1 0.2 -0.1 -0.2-0.3 -0.4-0.5-0.6 测量值U(V) 理论值'(W) 绝对误差(W) 相对误差

实验步骤 1.按照电路图在面包板上正确联结电路。 2.用万用表测出 Rr = ，Rf = ，计算出 AU。 3.用万用表测出 Ui = ，U0 = 。改变 Ui值，测出对应的 U0。 数据记录及处理 表 2-1 运算放大器输入输出关系表 输入 Ui（V） 0.1 0.2 -0.1 -0.2 -0.3 -0.4 -0.5 -0.6 测量值 U0（V） 理论值 U0’（V） 绝对误差（V） 相对误差