运算放大器的调零技术
实验2.3 运算放大器的线性运用
－
Rf R1 =2 电压传输曲线
－
Rf R1 =5 电压传输曲线
从上图看出，对于放大倍数= =2 的反相比例电 路，在Ui=-5.4V～5.4V内变化时，运放工作在线性区； 对于放大倍数= 运放工作在线性区。 =5时，在Ui=-2.3V～2.3V内变化，
这说明在负反馈时运放并不一定工作在线性区。 运放工作在线性区与输入电压有关。运放只有工作在 深度负反馈时才工作在线性区。当运放工作在非线性 区时，输出电压保持不变，其值取决于电源电压，且 略小于电源电压(正、负饱和值大小略有差异)。
画出该电路的传输特性曲线。
Ui(v) 实测值 Uo(v) 实测值 Uo(v) 理论值 负饱和 点-Uom
±12V直流电源供运放电 源应置ON,±5V 点+Uom
4. 按照所设计的Uo=2Ui1-5Ui2+3Ui3的运算电路接线， 其中两个输入可用-5V～+5V可调电位器,第三个输入可通 过可调电阻和±5V电源搭建。操作方法同上。
对于反相输入、同相接地的电路，因U+=0，所以U-=0 , 故称为“虚地” ，它是“虚接” 的一种特殊情况。
在线性运用的电路设计时，均可利用运放这两个 特点来推导输入、输出关系。要充分利用运放线性运 用的公式进行设计、选择参数，以满足题目的要求。
举例：下面是一个反相比例电路
R′平衡电阻作用：使
－
运放同相和反相输入 端对地电阻相等，处 于对称与平衡工作状 态，减小温漂，提高 运算精度。
当Rf =20kΩ时， =2，随着Ui从0逐渐正向(或负 向)增加，输出Uo达到负饱和值(或正饱和)值Uom ， 该值大小取决于电源电压，略小于电源电压(正、负 饱和值大小略有差异)，此时Ui= ≈5.4V。
运算放大器调零
简单的电位器调零，一般没多大价值1. 低精度场合，没必要2. 高精度场合，由于电位器本身的稳定性问题，不能用3. 中精度场合，选个精度高的运放，比加个故障频发的电位器不强的多？在现在的技术条件下，调零一般都应该与数字系统结合起来。
能用软件修正的，就不要用硬件。
有了CPU/MCU，最关键的就不是失调，而是漂移，而解决漂移的最根本办法，还是选低漂移放大器。
一般单级增益500以上就会有明显干扰，所以单级不能过大通常第一级用斩波自稳零放大器，放大10~20倍，第二级放大100倍以下，这时第2级调零。
不太用三级以上的直流放大，因为即使有调零，漂移也会太大。
如果放大倍数要求大于3000~5000倍，第一级处理要恰当，一般调零电路的漂移和热噪声都较大，第1级调零会引入干扰。
最好根据设计先做个实验，要想一次性就成功是少见的这里讨论需要达到的指标对多级运放调零问题的影响:这里继续用低漂移运放OP07: 放大40mVDC热电偶信号到5VDC。
若精度仅仅要求1%时，经过125倍放大后的零点失调约为25mV，造成的误差为：25mV / 5000mV *100% = 0.5%因此有可能不需要校正。
多级运放调零问题特别需要考虑3个问题: 需要视输入信号幅度/放大器的性能/需要达到的指标来考虑或许有人认为没有关系,但是这样是错误的!由于这里讨论的是直流信号放大问题,可以回避频率问题,简化讨论范围.这里先讨论放大器的性能对多级运放调零问题的影响:低漂移运放OP07: 放大40mVDC热电偶信号到5VDC,这需要125倍。
若取2级放大，前级取25倍，后级取5倍。
由于前级电路的失调比后级电路的失调大25倍，因此可以简化问题，仅仅讨论前级失调对整个电路的影响。
OP07D的失调电压约为0.2mV，经过125倍放大后约为25mV，因此仅仅在其中1级校正即可。
若换为普通的uA741/LM324，失调电压约为8mV，经过125倍放大后约为1000mV，因此需要逐级校正。
西北工业大学模拟电子技术基础实验报告材料
模拟电子技术基础实验实验报告一、共射放大电路1.实验目的(1)掌握用Multisim 13仿真软件分析单极放大电路主要性能指标的方法。
(2)熟悉常用电子仪器的使用方法，熟悉基本电子元器件的作用。
(3)学会并熟悉“先静态后动态”的电子线路的基本调试方法。
(4)分析静态工作点对放大器性能的影响，学会调试放大器的静态工作点。
(5)掌握放大器电压放大倍数、输入电阻、输出电阻及最大不失真输出电压的测试方法。
(6)测量放大电路的频率特性。
2.实验内容(1)电路仿真1.1 静态工作点选择根据XSC1的显示，按如下方法进行操作：当滑动变阻器R7设置为11%时，有最大不失真电压。
1.2 静态工作点测量将交流电源置零，用万用表测量静态工作点。
1.3 电压放大倍数测量加入1kHz，100mV正弦波信号。
测量R L= ∞时输入输出电压有效值大小。
测量L R= 2kΩ时输入输出电压有效值大小。
1.4输入输出电阻测量输入电阻测量。
根据可计算得到输入电阻。
输出电阻测量。
根据可得到输出电阻。
1.5动态参数结果汇总(2)实验室实测2.1 静态工作点实测2.2 动态参数实测3.总结与讨论(1)共射组态放大器会使输入输出电压反相。
(2)L R会影响输出电阻、放大倍数。
二、集成运算放大器1.实验目的(1)加深对集成运算放大器的基本应用电路和性能参数的理解。
(2)了解集成运算放大器的特点，掌握集成运算放大器的正确使用方法和基本应用电路。
(3) 掌握由运算放大器组成的比例、加法、减法、积分和微分等基本运算电路的功能。
(4)进一步熟悉仿真软件的使用。
2.实验内容 (1)电路仿真集成运放是一种具有高电压放大倍数的直接耦合器件。
当外部接入有不同的线性或非线性元器件组成的输入负反馈电路时，可以灵活的实现各种函数关系 ，在线性应用方面，可组成加法、减法、比例。
积分、微分、对数等模拟运算电路。
在大多数情况下，将运放视为理想的，即在一般讨论中，以下三条基本结论是普遍使用的：开环电压增益∞=u A运放的两个输入端电压近似相等，即-V V =+，称为“虚短”。
集成运算放大器基础知识概论
集成运算放大器基础知识目前广泛应用的电压型集成运算放大器是一种高放大倍数的直接耦合放大器。
在该集成电路的输入与输出之间接入不同的反馈网络，可实现不同用途的电路，例如利用集成运算放大器可非常方便的完成信号放大、信号运算（加、减、乘、除、对数、反对数、平方、开方等）、信号的处理（滤波、调制）以及波形的产生和变换。
集成运算放大器的种类非常多，可适用于不同的场合。
3.2.1 集成运算放大器的分类按照集成运算放大器的参数来分，集成运算放大器可分为如下几类。
1．通用型运算放大器通用型运算放大器就是以通用为目的而设计的。
这类器件的主要特点是价格低廉、产品量大面广，其性能指标能适合于一般性使用。
例μA741（单运放）、LM358（双运放）、LM324（四运放）及以场效应管为输入级的LF356都属于此种。
它们是目前应用最为广泛的集成运算放大器。
2．高阻型运算放大器这类集成运算放大器的特点是差模输入阻抗非常高，输入偏置电流非常小，一般r id＞（109~1012）Ω，I IB为几皮安到几十皮安。
实现这些指标的主要措施是利用场效应管高输入阻抗的特点，用场效应管组成运算放大器的差分输入级。
用FET作输入级，不仅输入阻抗高，输入偏置电流低，而且具有高速、宽带和低噪声等优点，但输入失调电压较大。
常见的集成器件有LF356、LF355、LF347（四运放）及更高输入阻抗的CA3130、CA3140等。
3．低温漂型运算放大器在精密仪器、弱信号检测等自动控制仪表中，总是希望运算放大器的失调电压要小且不随温度的变化而变化。
低温漂型运算放大器就是为此而设计的。
目前常用的高精度、低温漂运算放大器有OP-07、OP-27、AD508及由MOSFET组成的斩波稳零型低漂移器件ICL7650等。
4．高速型运算放大器在快速A/D和D/A转换器、视频放大器中，要求集成运算放大器的转换速率S R一定要高，单位增益带宽BW G一定要足够大，像通用型集成运放是不能适合于高速应用的场合的。
电子技术习题
基本半导体器件一、判断题：1、有一个晶体三极管接在电路中，今测得它的三个管脚电位分别为-9V、-6Ｖ和-6.2Ｖ，说明这个晶体三极管是锗 ＰＮＰ管。
2、晶体三极管由两个ＰＮ结组成，所以能用两个晶体二极管反向连接起来做成晶体三极管使用。
3、当晶体二极管加正向电压时，晶体二极管将有很大的正向电流通过，这个正向电流是由Ｐ型和Ｎ型半导体中的多数载流子的扩散运动产生的。
4、晶体二极管加反向电压时，反向电流很小，所以晶体三极管的集电结加反向电压时，集电极电流必然很小。
5、Ｎ型半导体的多数载流子是电子，因此Ｎ型半导体带负电。
6、当晶体二极管加反向电压时，晶体二极管将有很小的反向电流通过，这个反向电流是由Ｐ型和Ｎ到半导体中少数载流子的漂移运动产生的。
7、Ｐ型半导体的多数载流子是空穴，因此Ｐ型半导体带正电。
8、若晶体三极管发射结处于反向偏置，则其处于截止状态。
9、发射结处于正向偏置的晶体三极管，其一定是工作在放大状态。
10、在外电场作用下，半导体中同时出现电子电流和空穴电流。
11、一般情况下，晶体三极管的电流放大系数随温度的增加而减小。
12、Ｎ型半导体是在本征半导体中，加入少量的三价元素构成的杂质半导体。
13、在Ｎ型半导体中，自由电子的数目比空穴数目多得多，教自由电子称为多数载流子，空穴称为少数载流子。
14、一般来说，硅晶体二极管的死区电压。
小于诸晶体二极管的死区电压。
15、ＰＮ结具有单向导电性，即加反向电压时，ＰＮ结导通，加正向电压时，ＰＮ结截止。
16、为使晶体三极管在放大器中正常工作，其发射结应加反向电压，集电结都应加正向电压。
17、无论是哪种类型的晶体三极管，当工作于放大区时，ｂ极电位总是高于ｅ极电位，ｃ极电位也总是高于ｂ极电位。
18、晶体三极管的交流电流放大系数表示为β=Ie/Ib，它不随工作点而改变。
19、晶体三极管的发射区和集电区是由同一种杂质半导体（Ｎ型的或Ｐ型的）构成的，故ｅ极和ｃ极可以互换使用。
LM324四运放的应用以及调零
LM324四运放的应用LM324是四运放集成电路，它采用14脚双列直插塑料封装，外形如图所示。
它的内部包含四组形式完全相同的运算放大器，除电源共用外，四组运放相互独立。
每一组运算放大器可用图1所示的符号来表示，它有5个引出脚，其中“+”、“-”为两个信号输入端，“V+”、“V-”为正、负电源端，“V o”为输出端。
两个信号输入端中，Vi-（-）为反相输入端，表示运放输出端V o的信号与该输入端的相位相反；Vi+（+）为同相输入端，表示运放输出端V o的信号与该输入端的相位相同。
LM324的引脚排列见图2。
图 1 图2由于LM324四运放电路具有电源电压范围宽，静态功耗小，可单电源使用，价格低廉等优点，因此被广泛应用在各种电路中。
下面介绍其应用实例。
●反相交流放大器电路见附图。
此放大器可代替晶体管进行交流放大，可用于扩音机前置放大等。
电路无需调试。
放大器采用单电源供电，由R1、R2组成1/2V+偏置，C1是消振电容。
放大器电压放大倍数Av仅由外接电阻Ri、Rf决定：Av=-Rf/Ri。
负号表示输出信号与输入信号相位相反。
按图中所给数值，Av=-10。
此电路输入电阻为Ri。
一般情况下先取Ri与信号源内阻相等，然后根据要求的放大倍数在选定Rf。
Co和Ci为耦合电容。
●同相交流放大器见附图。
同相交流放大器的特点是输入阻抗高。
其中的R1、R2组成1/2V+分压电路，通过R3对运放进行偏置。
电路的电压放大倍数Av也仅由外接电阻决定：Av=1+Rf/R4，电路输入电阻为R3。
R4的阻值范围为几千欧姆到几十千欧姆。
●交流信号三分配放大器此电路可将输入交流信号分成三路输出，三路信号可分别用作指示、控制、分析等用途。
而对信号源的影响极小。
因运放Ai输入电阻高，运放A1-A4均把输出端直接接到负输入端，信号输入至正输入端，相当于同相放大状态时Rf=0的情况，故各放大器电压放大倍数均为1，与分立元件组成的射极跟随器作用相同。
自动调零放大器的工作原理及特点介绍
自动调零放大器的工作原理及特点介绍简介每当自动归零或斩波稳定放大器的问题出现时，不可避免的第一个问题是“它们如何真正起作用？”除了对设备内部工作的好奇之外，大多数工程师心中的真正问题可能是：“直流精度看起来令人难以置信，但如果我在电路中使用其中一种，那么我将不得不忍受什么样的奇怪行为？;我怎样才能围绕这些问题进行设计呢？斩波放大器- 它们如何工作第一款斩波放大器是50多年前发明的，通过将直流电压转换为交流信号来对抗直流放大器的漂移。
初始实现使用输入信号的交流交流耦合和交流信号的同步解调，以在输出处重新建立直流信号。
这些放大器的带宽有限，需要后滤波以消除斩波作用产生的大纹波电压。
斩波稳定放大器通过使用斩波放大器稳定传统的宽带放大器来解决带宽限制问题在信号路径（1）中。
由于稳压放大器的输出直接连接到宽带差分放大器的非反相输入，因此早期的斩波稳定设计只能进行反相操作。
现代IC“斩波器”放大器实际上采用自动调零方法，使用类似于斩波稳定方案的两级或更多级复合放大器结构。
不同之处在于稳定放大器信号通过附加的“归零”输入端子而不是差分输入之一连接到宽带或主放大器。
高频信号通过直接连接到主放大器或通过使用前馈技术绕过归零级，在宽带宽操作中保持稳定的零点。
该技术因此将直流稳定性和良好的频率响应与反相和非反相配置的可访问性相结合。
然而，它可能产生由高水平的数字开关“噪声”组成的干扰信号，这限制了更宽的可用带宽的有用性。
它还会引起互调失真（IMD），它看起来像时钟信号和输入信号之间的混叠，在和频和差频产生误差信号。
稍后详细介绍。
自动调零放大器原理自动调零放大器通常在每个时钟周期以两个相位运行，如图1a和1b所示。
简化电路显示归零放大器（A A ），主（宽带）放大器（A B ），存储电容（C M1 和C M2 ），以及输入和存储电容的开关。
组合放大器以典型的运放增益配置显示。
在A相中，自动调零阶段（图1a），输入信号应用于主放大器（A B ）;主放大器的归零。
用运算放大器设计万用表论文
用运算放大器组成万用表摘要 (2)一引言 (3)1.1 万用表的结构 (3)1.2 万用表的几个重要参数 (3)1.3 万用表特性说明 (4)二目的及意义 (5)2.1目的及意义 (5)2.2设计要求 (5)三基本原理 (5)3.1 运算放大器的工作原理 (5)3.2运算放大器调零电路原理 (7)3.3万用表工作原理及参考电路 (8)3.3.1直流电压表 (8)3.3.2直流电流表 (8)3.3.3 交流电压表 (9)3.3.4 交流电流表 (10)3.3.5 欧姆表 (10)四电压表的电路设计 (11)4.1总电路图 (11)4.2直流电流的测量结果及其电路图（A=1,B=0）： (12)4.3 交流电流的测量结果及其电路图（A=0，B=0）： (13)4.4 直流电压的测量结果及其电路图（A=1，B=1）： (14)4.5 交流电压的测量结果及其电路图（A=0，B=1）： (14)4.6欧姆表调试记录： (15)4.7以下是独立的几个图，分别是交流电压图、直流电压图、直流电流图和交流电流图 (16)五注意事项 (16)六心得体会 (16)摘要万用电表简称万用表或三用表，在国家标准中称作复用表。
万用电表实际上是一种可以进行多种项目测量的便携式仪器，主要用于测量电压、电流、电阻。
另外可粗略判断电容器、晶体三极管及二极管、集成电路等元器件的性能好坏。
在测量中，万用电表的接入因不影响被测电路原来的工作状态，这就要求电压表应具有无穷大的输入电阻，电流表的内阻应为零。
但实际上，万用电表表头的可动线圈总有一定的电阻，例如100uA的表头，其内阻约为1 K ，用它进行测量时将会影响被测量，会引起误差。
此外，交流电表中整流二极管的压降和非线性特性也会产生误差。
如果在万用电表中使用运算放大器，就能大大降低这些误差，提高测量精度。
在欧姆表中采用运算放大器，不仅能得到线性刻度，还能实现自动调零。
运算放大器电路性能的优劣直接影响到万用表的性能。
运算放大器工作原理
运算放大器简称运放，由于早期应用于模拟计算机中，用以实现数学运算，故得名“运算放大器”。
主要是用在模拟电路中，比如放大器、比较器、模拟运算器，是电子工程师经常要用到的器件。
运算放大器是具有很高放大倍数的电路单元。
在实际电路中，通常结合反馈网络共同组成某种功能模块。
它是一种带有特殊耦合电路及反馈的放大器。
其输出信号可以是输入信号加、减或微分、积分等数学运算的结果。
运放是一个从功能的角度命名的电路单元，可以由分立的器件实现，也可以实现在半导体芯片当中。
而随着半导体技术的发展，大部分的运放是以单芯片的形式存在。
运放的种类繁多，广泛应用于电子行业当中。
要想更好用好运放，透彻地了解运算放大器工作原理是必须的。
一、运算放大器工作原理是什么?运算放大器（Opera TI onal Amplifier,简称OP、OPA、OPAMP）是一种直流耦合﹐差模（差动模式）输入、通常为单端输出（Differen TI al-in, single-ended output）的高增益（gain）电压放大器，因为刚开始主要用于加法，乘法等运算电路中，因而得名。
一个理想的运算放大器必须具备下列特性：无限大的输入阻抗、等于零的输出阻抗、无限大的开回路增益、无限大的共模排斥比的部分、无限大的频宽。
最基本的运算放大器如图1-1。
一个运算放大器模组一般包括一个正输入端(OP_P)、一个负输入端(OP_N)和一个输出端(OP_O)。
最基本的运算放大器通常使用运算放大器时，会将其输出端与其反相输入端（inver TI ng input node）连接，形成一负反馈（nega TI ve feedback）组态。
原因是运算放大器的电压增益非常大，范围从数百至数万倍不等，使用负反馈方可保证电路的稳定运作。
但是这并不代表运算放大器不能连接成正回馈（positive feedback），相反地，在很多需要产生震荡讯号的系统中，正回馈组态的运算放大器是很常见的组成元件。
集成运算放大器的调试
集成运算放大器的调试摘要：在中专电子技术课程教学中，集成运算放大器的调试实验常常让学生手忙脚乱，为了提高学生实践技能，总结集成运算放大器的调试的几点经验。
关键词：集成运算放大器；调试；经验在中专电子技术的课程中，有一集成运算放大器的调试实验，在实验中，有一些学生常常手忙脚乱，为了提高学生实践技能，现将调试时的一些经验做一总结。
1调试前做好相关准备工作当学生接好运算放大器电路准备调试时，不要让他们急于给线路通电，应先要求学生检查电路连接是否正确，这时要求学生根据电路的原理图检查安装的线路是否存在漏接、错接的现象，用手轻拨导线检查是否存在接触不良。
接着要求学生做好示波器、万用表等的准备工作。
例如，检查这些仪器是否正常，量程是否正确，是否掌握仪表的使用方法。
最后，要求学生把被调试线路和仪器放置合适位置。
2调试时的要求2.1学生要有一定理论知识运算放大电路的调试包括静态调试和动态调试。
通过静态调试可判断电路是否处于正常的工作状态，以便及时调整电路中的元件，这样就要求学生对电路的原理、元件的分布、元件的参数了如指掌，否则对测试结果不会分析，不会应用，测试就失去意义。
例如，当学生用示波器测得结果是饱和失真，这时要调整静态工作点，若没有一定理论知识，便不知通过调整哪个元件才能调好静态工作点，也不知如何调整元件的参数。
这样实验不能顺利进行。
2.2刚通电要先观察线路在线路检查无误后，可以通电调试时，要求学生不要马上测试，因为线路会存在一些直接观察不出来的故障，而一通电就暴露出来。
例如，短路故障。
所以，要求学生还要闻一闻线路有无异味，摸一摸线路有无发热，看一看线路有无冒烟。
若有，应立即切断电源，检查原因。
2.3要善于分析原因在线性放大电路中，集成运算放大器要静态调零，即在运算放大器的输入端加一个补偿电压，把放大器自身的失调电压抵消，使得运算放大器在无输入信号的条件下输出电压为零。
但在调试中常常出现输入为零时输出不为零。