18029100040吴程锴-集成运算放大器的基本特征及应用研究实验1

实验报告“18029100040吴程锴-集成运算放大器的基本特征及应用研究实验1”主要关注集成运算放大器（OPA）的基本特性及其在实际应用中的操作。集成运算放大器是一种高增益、低输入阻抗、高输出阻抗的多级直接耦合放大器，广泛应用于信号处理和控制电路。 实验目的在于让学习者通过实践加深对集成运算放大器的理解，包括其增益、传输特性、频率响应和负载能力。增益是衡量放大器放大信号的能力，通常以电压增益（Au）表示，即输出电压与输入电压的比值。传输特性则涉及输入信号变化与输出信号变化的关系。频率响应是指放大器对不同频率输入信号的响应能力，通常由通频带定义，即放大器能保持稳定增益的频率范围。负载能力则涉及到运算放大器能够驱动的最大负载，过大的负载可能会导致输出电压下降或非线性失真。 实验中使用了常见的集成运放芯片如uA741，该芯片有8个引脚，其中2脚是反相输入端，3脚是同相输入端，6脚是输出端，7脚连接正电源，4脚连接负电源或地，1脚和5脚用于失调电压调零，而8脚为空脚。在实验中，学生将构建两种类型的放大器：同相比例放大器和反相比例放大器。 同相比例放大器（增益为7）的电路设计要求最大电阻不超过60kΩ，而反相比例放大器（增益为-5）则需要最小电阻为2kΩ。通过调整电位器和测量输入、输出电压，可以得到电压传输特性曲线，从而计算出闭环增益Au，并确定输入和输出动态范围。 频率响应的测量通常通过输入正弦信号并观察输出波形来完成。当频率增加时，保持输入电压恒定，通过测量输出电压的变化可以得到幅频特性，确定上限频率fH，即放大器的截止频率。 此外，实验还考察了运算放大器的负载能力。通过在反相放大器的输出端接入不同阻值的负载电阻（如10kΩ, 1kΩ, 0.1kΩ），观察输出电压的变化，可以理解运算放大器在不同负载条件下的性能表现。 通过这些实验，学生不仅掌握了集成运算放大器的基本概念，还学会了如何选择和应用这些放大器，这对于理解和设计电子电路至关重要。实验中使用的测量工具如示波器、万用表和直流稳压电源等都是电子工程师日常工作中必不可少的工具。