同相反向比例运放

同相、反相比例运算放大电路的搭建

【任务分析】

同相输入放大电路是将输入信号u i 通过R 2加到集成运算放大器的同相输入端，如图1所示。在该电路中，由于输出电压通过反馈电阻R f 反馈到反相输入端，所以该电路是电压串联负反馈电路。该电路中一般取R 2=R 1//R f 。

图1 同相输入放大电路

根据理想运放“虚断”(i i =0)的概念，流过R 2的电流为0，则u i+=u i ，又利用“虚短”(u i －=u i+)的概念，那么，同相输入放大电路中有u i －=u i+=u i ,由于i i =0，则i 1=i f ，即

f

o 1i 0R u u R u i -

--=-， +-+=+

=i 1

f i 1f o )1()1(u R R

u R R u ，故输出电压为i 1

f

o )1(u R R u +

=。 反相输入放大电路的输入信号u i 加到集成运算放大器的反相输入端，如图2所示。输出电压通过反馈电阻R f 反馈到反相输入端，R 1为输入端的电阻；R2为平衡电阻或是补偿电阻，用于消除偏置电流带来的误差，一般取R 2=R 1//R f 。显然该电路是电压并联负反馈电路。

图2 反相输入放大电路

根据理想运放“虚断”（i i =0）的概念，则u i+=0，又由于“虚短”（u i －=u i+）的概念，所以u i －=u i+=0，即f 1i i =，1

i

1R u i =

和f o f R u i -=，故输出电压为：i 1f o u R R u -=。

如图3所示为同相、反相比例运算放大电路的原理图。

u o

u o

图3 同相、反相比例运算放大电路原理图

该电路中主要元件的作用为：

LM358是集成运算放大器是构成运算放大电路的核心。R7、R3、R4与LM358中的一个运算放大器构成一个反相比例运算放大器，R5、R6、R8与LM358中的另一个运算放大器构成一个同相比例运算放大器。给U in2输入信号时，U out2得到一个反相的放大信号，给U in1输入信号时，U out1得到一个同相的放大信号。

【技能要求】

1.对照电路原理图，在洞洞板用LM358和分立元件搭建同相、反相比例运算放大电路。

2．对搭建好的电路板进行输入输出信号波形的观察和记录，记下输入输出信号电压的大小，并利用所学知识结合电路原理图对输出电压进行计算，比较测量值和计算值，进一步数学运算放大器。

【任务实施】

第一步：清点材料

同相、反相比例运算放大电路元器件清单见下表1所示。

表1 同相、反相比例运算放大电路元件清单

1．按电路原理图熟悉印制电路板上电路元器件的布局。

2．按工艺要求对元器件的引脚进行成形加工。

3．在印制电路板上依次进行元器件的排列、插装。

4．按焊接工艺要求对元器件进行焊接，直到所有元器件焊完为止。

5．焊接电源输入线（或端子）和信号输入、输出端子。

6. 搭建要求：

（1）不漏装、错装，不损坏元器件。

（2）无虚焊，漏焊和桥接，焊点表面要光滑、干净。

（3）元器件排列整齐，布局合理，并符合工艺要求。

（4）连接线使用要适当。

(二)搭建实物图

同相、反相比例运算放大电路印制电路板和装接实物如图4（a）、（b）所示。

（a）

（b）

图4 同相、反相比例运算放大电路装配图

（a）印制电路板（b）装配实物图

第三步：电路测量与分析

同相比例运算放大电路实物搭建效果如图5所示：

装接完毕，检查无误后，用万用表测量电路的电源两端，若无短路，方可接入电源。在加入电源时，注意电源与电路板极性一定要连接正确。当加入电源后，如无异常现象，可开始加上正弦波输入信号进行测量和分析。

1. 利用双踪示波器测量输入电压和输出电压，绘制波形并分别记录到表2和3中。

表2 同相比例运算放大电路测量记录表

表3 反相比例运算放大电路测量记录表

2.输出电压U 0与输入电压U i 的比值U 0/U i 是多大？

3.同相比例运算放大电路中，输出电压与输入电压的比值U 0/U i 与)1(1

f

R R

相比，两者 （基本相等/相差很大）。如果不完全相等，原因是什么？输出电压与输入电压的相位差是多大？

4.反相比例运算放大电路中，输出电压与输入电压的比值U0/Ui 与－Ｒｆ／Ｒ１相比，两者 （基本相等/相差很大）。如果不完全相等，原因是什么？输出电压与输入电压的相位差是多大？