集成运算放大器实验：理解增益、频率响应与负载能力

"这篇实验报告主要探讨了集成运算放大器的基本特性和应用，涉及了集成运放的增益、传输特性、频率响应和负载能力。实验以西安电子科技大学电子线路实验（I）课程为背景，由学生吴程锴完成，使用了万用表、信号源、示波器等设备，并以F007（A741）运放作为实验器件。实验内容包括构建同相和反相比例放大器，测量其电压传输特性、增益、频率响应和负载能力。" 集成运算放大器（简称运放）是模拟电路中的核心元件，具有高增益、低输入阻抗、高输出阻抗以及差分输入、单端输出等特点。在理想情况下，运放在线性工作范围内，即输入信号幅度不使运放进入饱和或截止状态，且信号频率在运放的通频带内，其性能表现最佳。在正常负载能力下，运放能驱动一定的负载电阻而不影响其工作状态。 实验中，吴程锴同学首先构建了一个同相比例放大器，其中反相输入端（2脚）接地，同相输入端（3脚）接入可调直流电压。同相比例放大器的增益等于反馈电阻与输入电阻之比，且输出电压与输入电压同相。通过调整输入电压并测量输出电压，可以得到电压传输特性曲线，进而计算出增益Auf以及输入和输出动态范围。 接下来，他搭建了反相比例放大器，反相输入端通过电阻接地，输入信号加在同相输入端。反相放大器的增益为负值，等于反相端电阻与非反相端电阻之比。在输入0.5kHz的正弦信号后，通过示波器观察输出波形，可以确定增益和动态范围。同时，通过改变频率并保持输入电压不变，测量输出电压来研究幅频特性，确定上限频率fH，这反映了运放的频率响应。 实验还关注了运放的负载能力，通过在反相比例放大器的输出端接入不同负载电阻（10k, 1k, 0.1k），观察输出电压变化，理解F007运放驱动不同负载时的性能。负载能力是指运放在输出端能够提供的电流，它直接影响到运放能否驱动后续电路。 通过这样的实验，学生不仅能熟悉集成运算放大器的基本参数和特性，还能掌握如何实际操作和测量这些参数，为今后在电路设计中合理选择和应用运算放大器奠定了基础。