在本实验中，我们介绍一种有源电路——运算放大器，其某些特性（高输入电阻、低输出电阻和大差分增益）使其成为接近理想的放大器，并且是很多电路应用中的有用构建模块。在本实验中，您将了解有源电路的直流偏置，并探索若干基本功能运算放大器电路。我们还将利用此实验继续培养使用实验室硬件的技能。
材料
ADALM2000主动学习模块
无焊面包板和跳线套件
一个1kΩ电阻
两个4.7kΩ电阻
两个10kΩ电阻
两个OP97（低压摆率放大器随附新版本ADALP2000模拟部件套件）
两个0.1μF电容（径向引线）
1.1运算放大器基础知识
第一步：连接直流电源
运算放大器必须始终采用直流电源供电，因此建议先配置这些连接，然后添加其他电路元件。图1显示了无焊面包板上一种可能的电源配置。我们将两根长轨用于提供正负电源电压，另两根用于可能需要的接地连接。板上包括电源去耦电容，其连接在电源和接地轨之间。现在详细讨论这些电容的用途还为时过早，主要是用于降低电源线上的噪声并避免寄生振荡。在模拟电路设计中，在电路中每个运算放大器的电源引脚附近使用小型旁路电容是一种良好的做法。
将运算放大器插入面包板，然后添加导线和电容，如图1所示。为避免以后出现问题，可能需要在面包板上贴一个小标签，指示哪些电源轨对应+Vp、-Vn和地。应利用颜色区分导线，红色为Vp，黑色为Vn，绿色为地，这有助于实现有序连接。
图1.电源连接。接下来，在ADALM2000板和面包板上的端子之间建立电源和GND连接。使用跳线为电源轨供电，如图所示。注意，电源GND端子将是电路接地基准。完成电源连接之后，可能需要使用数字万用表（DMM）直接探测IC引脚，确保引脚7为5V，引脚4为-5V。注意，使用电压表测量电压之前，必须运行Scopy软件并已打开电源。
单位增益放大器（电压跟随器）
背景知识：
第一个运算放大器电路（如图2所示）很简单。这称为单位增益缓冲器，有时也称为电压跟随器，它由转换函数VOUT=VIN定义。乍一看，该电路似乎是一个无用的器件，但正如我们稍后将展示的那样，其有用之处在于高输入电阻和低输出电阻。
图2.单位增益跟随器。
硬件设置
使用面包板和ADALM2000电源运算放大器电阻，构建图3所示的电路。请注意，此处未明确显示电源连接。任何实际电路中都会进行电源的连接（如上一步中所做的那样），因此从现在开始没必要都在原理图中显示出来。使用跳线将输入和输出连接到波形发生器和示波器引线。别忘了将示波器负输入引线C1-和C2-接地（原理图中未显示接地连接）。
图3.单位增益跟随器面包板电路。
步骤
将第一个波形发生器用作VIN源，向电路提供2V幅度、1kHz正弦波激励。配置示波器，使通道2上显示输入信号，通道1上显示输出信号。导出所产生的两个波形图，并将其包含在实验报告中，注意波形参数（峰值和基波时间周期或频率）。您的波形应当确认其为单位增益或电压跟随器电路的说明。
产生的波形如图4所示。
图4.单位增益跟随器波形
压摆率限值
对于理想的运算放大器，输出将会精确跟随任何输入信号，但在实际放大器中，输出信号永远不会立即响应输入信号。当输入信号是一个快速变化的时间函数时，可以观察到这种非理想特性。对于大幅度信号，此限制通过压摆率进行量化，即运算放大器能够提供的输出电压的最大变化率（斜率）。压摆率通常以V/μs表示。
将波形发生器设置为生成2V幅度的方波信号，增加频率直到看到明显偏离理想行为，即当输出开始看起来更像梯形而不是方波时。可能需要调整示波器显示上的时间量程(sec/div)来观察这种情况。此时导出输出波形图并测量其10%至90%的上升时间（和90%至10%的下降时间），如图5中所定义。另请注意输出信号的峰峰值电压。根据测量结果计算并记录上升和下降输出的压摆率。评论为什么对上升沿和下降沿的响应可能会不同。
