集成运算放大电路实验
【实验目的】
1、验证理想运算放大器的功能。
2、掌握集成运算放大器反相比例放大电路的设计方法，并测量集成运算放大器反相比例放大电路的放大倍数。
3、学习基于集成运算放大电路的RC 文氏桥振荡电路的设计方法，并观测振荡现象。
【实验原理/实验基础知识】
集成运算放大器是现代电子电路中使用最为广泛的一种模拟电子电路。LM358一种常用的双运放集成电路，芯片内部封装了2个完全相同的运算放大器，不需要调零端，如下图所示：
电压放大倍数定义为输出电压和输入电压的比值，即o
u i
u A u 。 【实验环境】
四、实验内容
【实验步骤】
1、实验电路如图4－1所示。按图4－1所示，连接电路（注意：接线前先调节稳压电源输出电压为+12V ，关断电源后再连线）。
2、观察集成运算放大电路工作在线性放大区的理想特性
（1）、正负输入端虚短路（正负输入端电位相等）：
使用万用表直流电压20V 档，测试正输入端、负输入端对地之间的电位 （2）、运放输入电阻r id 等于无穷大（输入端无电流流过）： 使用万用表电流200uA 档，测试输入端电流。
（3）、其它理想特性：开环放大倍数等于无穷大，输出电阻接近0。 3、电压放大倍数研究
※图4-1电路中，根据反相比例运算电路可知闭环放大倍数为：
===1
1
闭环电压放大倍数：－
闭环输入电阻：输出电阻：（几十欧姆）
f
f i o R A R r R r 图4-1
观察实际测量值与理论计算值是否符合。
（1）将信号发生器输出设置为正弦波、频率为1KHz、峰-峰值为100mV，接到放大器输入端u i处，观察u i和u o端波形、并比较相位。
（2）信号源频率不变，逐渐加大幅度，观察u o的变化并填表4－1。
表2－2
4、观察RC文氏桥振荡电路的振荡现象
（1）按照图4-2搭建实验电路。
（2）按照图4-2电路计算的振荡频率（其中R=R2=R3，C=C1=C2）
用示波器观察振荡电路的输出频率是否与计算值相同 【实验报告】
1、根据实验内容，填写上述表格；
2、回答问题
理想运算放大电路的输出电压最大值可以超过供电电源电压吗？输入电
压幅值有限制吗？
按照实验电路搭建的RC 文氏桥振荡电路输出波形为什么不是正弦波？
3、心得体会及其他。
12π=
f RC
集成运算放大电路实验 【实验目的】 1、验证理想运算放大器的功能。 2、掌握集成运算放大器反相比例放大电路的设计方法，并测量集成运算放大器反相比例放大电路的放大倍数。 3、学习基于集成运算放大电路的RC 文氏桥振荡电路的设计方法，并观测振荡现象。 【实验原理/实验基础知识】 集成运算放大器是现代电子电路中使用最为广泛的一种模拟电子电路。LM358一种常用的双运放集成电路，芯片内部封装了2个完全相同的运算放大器，不需要调零端，如下图所示： 电压放大倍数定义为输出电压和输入电压的比值，即o u i u A u 。 【实验环境】
四、实验内容 【实验步骤】 1、实验电路如图4－1所示。按图4－1所示，连接电路（注意：接线前先调节稳压电源输出电压为+12V ，关断电源后再连线）。 2、观察集成运算放大电路工作在线性放大区的理想特性 （1）、正负输入端虚短路（正负输入端电位相等）： 使用万用表直流电压20V 档，测试正输入端、负输入端对地之间的电位 （2）、运放输入电阻r id 等于无穷大（输入端无电流流过）： 使用万用表电流200uA 档，测试输入端电流。 （3）、其它理想特性：开环放大倍数等于无穷大，输出电阻接近0。 3、电压放大倍数研究 ※图4-1电路中，根据反相比例运算电路可知闭环放大倍数为： ===1 1 闭环电压放大倍数：－ 闭环输入电阻：输出电阻：（几十欧姆） f f i o R A R r R r 图4-1
观察实际测量值与理论计算值是否符合。 （1）将信号发生器输出设置为正弦波、频率为1KHz、峰-峰值为100mV，接到放大器输入端u i处，观察u i和u o端波形、并比较相位。 （2）信号源频率不变，逐渐加大幅度，观察u o的变化并填表4－1。 表2－2 4、观察RC文氏桥振荡电路的振荡现象 （1）按照图4-2搭建实验电路。 （2）按照图4-2电路计算的振荡频率（其中R=R2=R3，C=C1=C2）
4.5 集成运算放大器应用电路的设计 4.5.1实验目的 1 .进一步理解集成运算放大器的工作特性及参数； 2 .根据集成运算放大器的传输特性，设计信号运算和处理方面的电路； 3 .学习集成运算放大器电路的综合设计、制作和调试方法。 4.5.2实验仪器与设备 1 .电工电子综合实验台； 2 .信号发生器； 3 .数字示波器； 4 .数字交流毫伏表； 5 .数字万用表； 6 .自选的元器件。 4.5.3实验原理 实验采用双列直插式单运算放大器，芯片型号为LM741（μA741），其外形和引脚图如图4-3-2所示，符号图如图4-3-3，其中，2管脚为反相输入端，3管脚为同相输入端，4管脚为负电源端，接-12V 直流稳压电源，7管脚为正电源端，接+12V 直流稳压电源，6管脚为输出端，1和5管脚为外接调零电位器的两个端子，8管脚为空脚。 LM741 12345876 反相 同相 图4-3-2 LM741外形和引脚图 图4-3-3 LM741符号图
4.5.4 实验内容 本次实验采用集成运算放大器等基本器件完成各电路设计，要求集成运算放大器数量为一个，直流工作电压为±12V ，设计时需要考虑运放输入端电阻的平衡问题，。 1 .依据集成运算放大器的线性工作特性设计信号的运算电路。 （1）()O 122515u .u +.u =- （2）O 122515u .u .u =- （3）O 122515u .u +.u = (1)反相加法运算电路如图4-5-1所示，根据表4-5-1所设计的输入电压值进行理论计算，并将计算结果填入表中。按照实验电路图4-5-1连接线路，电路的输入电压由直流信号源提供，用数字万用表直流电压挡测试相应的输出电压，并与理论值比较。（写出所设计电阻的阻值,电路的输入和输出电压关系） 图4-5-1 反相加法运算电路 （2）按照（1）写
113 实验3.8 集成运算放大器基本运算电路 一、实验目的 （1）掌握由集成运算放大器组成的比例、加法、减法和积分等模拟运算电路功能。 （2）熟悉运算放大器在模拟运算中的应用。 二、实验设备及材料 函数信号发生器、双踪示波器、交流毫伏表、数字万用表、直流稳压电源、实验电路板。 三、实验原理 集成运算放大器在线性应用方面，可组成比例、加法、减法、积分、微分、对数、指数等模拟运算电路。 1、反相比例运算电路 反相比例运算电路如图3.8.1所示。对于理想运放，该电路的输出电压与输入电压之间的关系为： i 1f o U R R U -= （3-8-1） 为减小输入级偏置电流引起的运算误差，在同相输入端应接入平衡电阻R ′=R 1||R f 。实验中采用10 k Ω和100 k Ω两个电阻并联。 2、同相比例运算电路 图3.8.2是同相比例运算电路，它的输出电压与输入电压之间的关系为 i 1f o )1(U R R U += （3-8-2） 当R 1→∞时，U o =U i ，即为电压跟随器。 3、反相加法电路 反相加法电路电路如图3.8.3所示，输出电压与输入电压之间的关系为 )+(=B 2f A 1f o U R R U R R U - （3-8-3） R ′ = R 1 || R 2 || R f 4、同相加法电路 同相加法电路电路如图3.8.4所示，输出电压与输入电压之间的关系为： )+++(+= B 211 A 2123f 3o U R R R U R R R R R R U （3-8-4） 图3.8.3 反相加法运算电路 图3.8.2 同相比例运算电路 图3.8.1 反相比例运算电路
集成运算放大器的应用实验报告 集成运算放大器（Operational Amplifier，简称Op-Amp）是一种重要的电子器件，广泛应用于各个领域，包括电子通信、仪器仪表、控制系统等。本文将介 绍集成运算放大器的基本原理和应用实验报告。 一、集成运算放大器的基本原理 集成运算放大器是一种高增益、差分输入、单端输出的电子放大器。它由多个 晶体管、电阻和电容器等器件组成，以实现放大、滤波、反相和非反相等功能。集成运算放大器的输入阻抗高、输出阻抗低，具有较大的开环增益和较宽的频 率响应范围。 集成运算放大器的基本原理是负反馈。通过将输出信号与输入信号进行比较， 并将差值放大反馈给输入端，从而实现对输入信号的放大和控制。这种负反馈 使得集成运算放大器具有稳定性、线性度高的特点。 二、集成运算放大器的应用实验报告 为了深入了解集成运算放大器的应用，我们进行了一系列实验。以下是其中几 个实验的报告： 实验一：非反相放大器 我们首先搭建了一个非反相放大器电路。该电路由一个集成运算放大器、两个 电阻和一个输入信号源组成。通过调节电阻的阻值，我们可以改变电路的放大 倍数。实验结果表明，当输入信号为正弦波时，输出信号也为正弦波，但幅值 比输入信号大。这验证了非反相放大器的放大功能。 实验二：反相放大器 接下来，我们搭建了一个反相放大器电路。该电路同样由一个集成运算放大器、
两个电阻和一个输入信号源组成。与非反相放大器不同的是，输入信号通过电阻接到集成运算放大器的反向输入端。实验结果显示，输出信号与输入信号相比，幅值变大且相位相反。这证明了反相放大器的放大和反相功能。 实验三：低通滤波器 我们进一步设计了一个低通滤波器电路。该电路由一个集成运算放大器、一个电容和一个电阻组成。输入信号通过电容接到集成运算放大器的反向输入端，输出信号从集成运算放大器的输出端取出。实验结果显示，该电路能够滤除高频信号，只保留低频信号。这说明了低通滤波器的滤波功能。 实验四：积分器 最后，我们设计了一个积分器电路。该电路同样由一个集成运算放大器、一个电容和一个电阻组成。输入信号通过电阻接到集成运算放大器的反向输入端，输出信号从集成运算放大器的输出端取出。实验结果表明，该电路能够对输入信号进行积分运算，输出信号为输入信号的积分值。这验证了积分器的积分功能。 通过以上实验，我们深入了解了集成运算放大器的基本原理和应用。集成运算放大器在电子领域中具有广泛的应用前景，未来还有更多的实验和研究可以进行。希望本文的实验报告能对读者对集成运算放大器有更深入的了解和认识。
运算集成放大电路实验报告 运算集成放大电路实验报告 引言： 运算集成放大电路（Operational Amplifier, 简称Op-Amp）是一种广泛应用于 电子电路中的集成电路元件。它具有高增益、高输入阻抗、低输出阻抗等特点，被广泛应用于信号放大、滤波、比较、积分等电路中。本实验旨在通过搭建运 算放大器电路，验证其基本特性，并探究其在不同应用中的工作原理和性能。 实验一：运算放大器的基本特性验证 1. 实验目的 本实验旨在验证运算放大器的基本特性，包括增益、输入阻抗和输出阻抗。 2. 实验步骤 （1）搭建一个基本的运算放大器电路，包括一个运算放大器芯片、两个电阻和一个电源。 （2）通过输入一个信号，观察输出信号的变化，并记录输入输出电压。 （3）更改输入信号的幅度和频率，观察输出信号的变化。 3. 实验结果与分析 在实验中，我们发现输出信号与输入信号之间存在一个固定的放大倍数，即运 算放大器的增益。通过调节输入信号的幅度，我们可以观察到输出信号的变化，并根据实际测量结果计算出增益值。此外，我们还发现运算放大器具有很高的 输入阻抗和低的输出阻抗，使其能够有效地接收和驱动外部电路。 实验二：运算放大器的应用 1. 实验目的
本实验旨在通过实际应用电路，进一步探究运算放大器的工作原理和性能。 2. 实验步骤 （1）搭建一个非反相放大电路，观察输入输出信号之间的关系。 （2）搭建一个反相放大电路，观察输入输出信号之间的关系。 （3）搭建一个积分电路，观察输入方波信号在电容上的积分效果。 3. 实验结果与分析 在实验中，我们观察到非反相放大电路能够将输入信号放大，并保持与输入信 号相同的相位。而反相放大电路则将输入信号进行反相放大，输出信号与输入 信号之间存在180度的相位差。积分电路则将输入方波信号在电容上进行积分，输出信号为三角波信号。 结论： 通过本次实验，我们验证了运算放大器的基本特性，并进一步了解了其在不同 应用电路中的工作原理和性能。运算放大器作为一种重要的电子元件，广泛应 用于各种电子电路中，为信号处理提供了便利和灵活性。在今后的学习和实践中，我们将进一步深入研究运算放大器的应用，并探索其在实际工程中的潜力 和发展。
集成运放的基本运算电路实验报告 实验报告：集成运放的基本运算电路 实验目的： 1. 了解集成运放的基本原理和性质； 2. 学习基本运算电路的设计和实现方法； 3. 实验验证运算放大器的基本运算电路，包括反相放大器、非反相放大器、求和放大器和差分放大器。 实验器材： 1. 集成运放（可以使用LM741等常见型号）； 2. 电阻（包括不同阻值的固定电阻和可变电阻）； 3. 电源（正负双电源，供应电压根据集成运放的需求确定）； 4. 示波器； 5. 信号源。 实验步骤： 1. 反相放大器的设计和实现： a. 准备电阻并连接电路，将集成运放的输入接口连接到信号源，输出接口连接示波器； b. 调整可变电阻的阻值，观察输出信号的变化，记录并分析结果。
2. 非反相放大器的设计和实现： a. 准备电阻并连接电路，将集成运放的输入接口连接到信号源，输出接口连接示波器； b. 调整可变电阻的阻值，观察输出信号的变化，记录并分析结果。 3. 求和放大器的设计和实现： a. 准备电阻并连接电路，将集成运放的输入接口连接到不同信号源，输出接口连接示波器； b. 调整可变电阻的阻值，观察输出信号的变化，记录并分析结果。 4. 差分放大器的设计和实现： a. 准备电阻并连接电路，将集成运放的输入接口分别连接到两个信号源，输出接口连接示波器； b. 调整可变电阻的阻值，观察输出信号的变化，记录并分析结果。 实验结果： 1. 反相放大器实验结果：记录输入和输出信号的幅度和相位差，并绘制输入-输出特性曲线。 2. 非反相放大器实验结果：记录输入和输出信号的幅度和相位差，并绘制输入-输出特性曲线。 3. 求和放大器实验结果：记录输入和输出信号的幅度和相位差，并绘制输入-输出特性曲线。
集成运算放大电路实验报告 集成运算放大电路实验报告 引言 集成运算放大电路是现代电子技术中常用的一种电路，它具有放大电压信号、滤波、积分、微分等功能。本实验旨在通过实际操作和测量，深入理解集成运算放大电路的工作原理和特性。 实验目的 1. 学习集成运算放大电路的基本原理和特性。 2. 通过实验，掌握集成运算放大电路的搭建和调试方法。 3. 了解集成运算放大电路在实际应用中的一些典型应用。 实验器材和仪器 1. 集成运算放大器IC741。 2. 电阻、电容、电感等元件。 3. 示波器、万用表等测量仪器。 实验步骤 第一部分：基本放大电路的搭建与测试 1. 按照电路图连接集成运算放大器IC741，包括电源连接、输入信号连接和输出信号连接。 2. 使用示波器测量输入信号和输出信号的波形，并记录测量结果。 3. 调整输入信号的幅度和频率，观察输出信号的变化，并记录观察结果。 4. 测量输入信号和输出信号的幅度、频率和相位差，并计算增益。 第二部分：集成运算放大电路的滤波特性测试
1. 搭建低通滤波器电路，连接电源和输入信号。 2. 使用示波器测量输入信号和输出信号的波形，并记录测量结果。 3. 调整输入信号的频率，观察输出信号的变化，并记录观察结果。 4. 测量输入信号和输出信号的幅度、频率和相位差，并计算滤波器的截止频率。第三部分：集成运算放大电路的积分特性测试 1. 搭建积分器电路，连接电源和输入信号。 2. 使用示波器测量输入信号和输出信号的波形，并记录测量结果。 3. 调整输入信号的幅度和频率，观察输出信号的变化，并记录观察结果。 4. 测量输入信号和输出信号的幅度、频率和相位差，并计算积分器的积分常数。实验结果与分析 根据实验数据，我们可以得出以下结论： 1. 集成运算放大电路可以对输入信号进行放大，增益大小与电路中的电阻和电 容值有关。 2. 集成运算放大电路可以实现低通滤波功能，截止频率与电路中的电容值有关。 3. 集成运算放大电路可以实现积分功能，积分常数与电路中的电阻和电容值有关。 结论 通过本次实验，我们深入了解了集成运算放大电路的工作原理和特性。通过实 际操作和测量，我们掌握了集成运算放大电路的搭建和调试方法，并了解了它 在放大、滤波和积分等方面的应用。这对我们今后在电子电路设计和实际应用 中具有重要的指导意义。 参考文献
实验三集成运算放大电路应用 实验三集成运算放大器的基本应用(I) —模拟运算电路— 一、实验目的 1、研究由集成运算放大器组成的比例、加法、减法和积分等基本运算电路的功能。 2、了解运算放大器在实际应用时应考虑的一些问题。 二、实验仪器与器件 1、示波器； 2、毫伏表； 3、函数信号发生器； 4、万用表； 5、直流稳压电源； 6、集成运算放大器LM741； 7、电阻器、电容器若干支。（或模盒MK-2、MK-9） 三、实验原理 集成运算放大器是一种具有高电压放大倍数的直接耦合多级放大电路。当外部接入不同的线性或非线性元器件组成输入和负反馈电路时，可以灵活地实现各种特定的函数关系。在线性应用方面，可组成比例、加法、减法、微分和对数等模拟运算电路。 1、理想运算放大器特性 在大多数情况下，将运放视为理想运放，就是将运放的各项技术指标理想化。满足下列条件的运算放大器称为理想运放： 开环电压增益A vd = ∞ 输入阻抗R i = ∞ 输出阻抗R o = 0 带宽f BW = ∞ 失调与漂移均为零等。 理想运放在线性应用时的两个重要特性：
(1)输出电压U o 输入电压之间满足关系式 U o = A vd(U+–U-) 由于A id = ∞,而U o 为有限值，因此，U+ –U- ≈0V。称为“虚短”。 (2)由于R i=∞,故流进运放两个输入端的电流可视为零，即I Ib =0 称为“虚断”。这说明运放对其前级吸取电流极小。 上述两个特性是分析理想应用电路的基本原则，可简化运放电路的计算。 1.基本运算电路 (1)反相比例运算电路 电路如图3–1所示。对于理想运放，该电路的输出电压与输入电压之 间的关系为i f o U R R U 1 - = ，为了减小输入级偏置电流引起的运算误差， 在同相输入端应接入平衡电阻R 2 = R 1∥R f 。 图3-1 反相比例运算电路 (2)反相加法电路 反相加法电路如图3-2所示，输出电压与输入电压之间的关系 )( i22 f 11f 0U R R U R R U i +-= R3=R1//R2//Rf 图3-2 反相加法电路 （3）同相比例运算电路 图3–3（a ）同相比例运算电路，它的输出电压与输入电压之间的关系i f U R R U )1(1 0+
集成运放组成的基本运算电路实验报告 【集成运放组成的基本运算电路实验报告】 摘要： 本实验采用集成运放组成的基本运算电路，通过实际搭建电路和数据测量，验证运算放大器的基本特性和运算电路的功能。实验结果表明，基本运算电路能够实现加法、减法、放大、求反等基本运算功能，并具有稳定性和线性性。 1. 引言 运算放大器是一种具有高增益、高输入阻抗和低输出阻抗的放大器，常用于运算电路和信号处理。本实验采用TL081型集成运放，通过搭建基本运算电路，验证其基本特性和功能。 2. 实验仪器与材料 2.1 实验仪器 - 示波器 - 信号发生器 - 直流电源 - 电阻箱 - 万用表
2.2 实验材料 - TL081集成运放 - 电阻、电容 3. 实验过程 3.1 实验电路搭建 根据实验要求，搭建如下基本运算电路： - 加法电路 - 减法电路 - 放大电路 - 反相电路 3.2 电压测量 使用万用表测量电路中各节点的电压值，记录在实验数据表格中。 3.3 实验数据处理 根据测得的电压值，计算放大倍数、增益、输入输出电压关系等，绘制相应的实验曲线和图表。 4. 实验结果与分析 根据实验数据处理的结果，得到以下实验结果和分析： 4.1 加法电路
通过测量加法电路中各节点的电压，计算得到输入电压与输出电压的关系，实验结果显示加法电路能够实现两个输入电压的相加功能，并对输入电压进行放大。 4.2 减法电路 减法电路采用了反相输入，通过测量各节点电压，计算得到输入电压与输出电压的关系，实验结果表明减法电路能够实现两个输入电压的相减功能，并对输入电压进行放大。 4.3 放大电路 通过测量放大电路中各节点的电压，计算得到输入电压与输出电压的关系，实验结果显示放大电路能够对输入电压进行放大，并具有一定的放大倍数。 4.4 反相电路 反相电路采用了反相输入，通过测量各节点电压，计算得到输入电压与输出电压的关系，实验结果表明反相电路能够实现输入电压的反向输出，并对输入电压进行放大。 5. 结论与总结 通过实际搭建基本运算电路并进行数据测量，本实验验证了集成运放的基本特性和运算电路的功能。实验结果表明，基本运算电路能够实现加法、
集成运算放大器的基本应用实验 集成运算放大器（Operational Amplifier, 简称Op-Amp）是一种广泛应用于电子电路中的基本器件。它具有输入阻抗高、输出阻抗低、增益大、频率响应宽等优点，被广泛应用于信号放大、滤波、求和、差分等电路中。本文将介绍Op-Amp的基本应用实验。 一、Op-Amp的基本特性实验 为了了解Op-Amp的基本特性，我们可以进行如下实验。首先，将Op-Amp的正电源和负电源分别接到电源上，再将其输出端接到示波器上。此时，我们可以观察到输出端的电压为0V。这是因为Op-Amp的差模输入端对于共模信号具有高的抑制能力，所以即使输入端有微弱的共模信号，也会被Op-Amp抑制掉，输出端的电压保持为0V。 接下来，我们可以将正输入端和负输入端分别接到同一电压源上，此时输出端的电压为0V。这是因为Op-Amp的增益极高，在没有输入差分信号的情况下，输出端的电压应该为0V。 二、Op-Amp的非反馈放大电路实验 Op-Amp的非反馈放大电路是一种最简单的Op-Amp电路。其电路图如下所示： 我们可以将输入端接到信号源上，输出端接到示波器上，通过调节信号源的幅值来观察输出端的电压变化。此时，我们可以观察到输
出端的电压是输入端信号的放大倍数。例如，如果我们输入1V的正弦信号，调节放大倍数为10倍，则输出端的电压为10V的正弦信号。 三、Op-Amp的反馈放大电路实验 Op-Amp的反馈放大电路是一种常见的Op-Amp电路。其电路图如下所示： 我们可以将输入端接到信号源上，输出端接到示波器上，通过调节反馈电阻的大小来观察输出端的电压变化。此时，我们可以观察到输出端的电压是输入端信号的放大倍数，且放大倍数与反馈电阻的大小成反比例关系。例如，如果我们输入1V的正弦信号，调节反馈电阻为1kΩ，则输出端的电压为10V的正弦信号。 四、Op-Amp的积分电路实验 Op-Amp的积分电路是一种常见的Op-Amp电路。其电路图如下所示： 我们可以将输入端接到信号源上，输出端接到示波器上，通过调节积分电容的大小来观察输出端的电压变化。此时，我们可以观察到输出端的电压是输入端信号的积分结果。例如，如果我们输入1V 的正弦信号，调节积分电容为1μF，则输出端的电压为1V的余弦信号。
集成运放基本运算电路实验报告 实验7集成运算放大器的基本运算电路 1，实验目的 1，研究集成运算放大器组成的比例、加法、减法和积分等基本运算电路的功能 2。了解运算放大器在实际应用中应考虑的一些问题 2，实验原理 集成运算放大器是一种具有高电压放大系数的直接耦合多级放大电路当不同的线性或非线性元件外部连接形成输入和负反馈电路时，可以灵活地实现各种特定的功能关系对于线性应用，可以形成比例、加法、减法、积分、微分和对数等模拟运算电路。 理想运算放大器特性在大多数情况下，运算放大器被视为理想运算放大器，它将运算放大器的各种技术指标理想化，满足以下条件的运算放大器称为理想运算放大器 开环电压增益Aud=∞输入阻抗ri=∞输出阻抗ro=0带宽fBW=∞失调和漂移均为零等线性应用中 理想运算放大器的两个重要特性:(1)输出电压UO和输入电压之间的关系是 UO = aud (u+-u-) ，因为Aud=∞，而UO是有限的，因此u+-u-≈ 0也就是说，U+≈ U-，叫做“虚短”(2)由于ri=∞，流入运算放大器两个输入端的电流可视为
零，即iib = 0，这称为“虚中断”这表明运算放大器很少向其前级汲取电流 的上述两个特性是分析理想运算放大器应用电路的基本原则，可以简化运算放大器电路的计算。 基本运算电路 1。加法器是一种放大器，其输出信号是几个输入信号的总和它表示为 y = x1+ x2+？？+ xn i1+ i2+ i3 +？？+in = if Vi1V 2vV？？i3？？？？In = if rrrrr因此具有V0 =？RfR (Vi1 +Vi2 +Vi3 +？？+Vin) 如果每个电阻的电阻不同，它可以用作比例加法器，并且有 RfF？射频？V0？？？Vi1？Vi2？？？？文。 R2Rn？R1？2.减法器指的是输出信号是两个输入信号之差的放大器当用数学关系表示时，可以写成:y = x1-x2 。下图是减法器的基本结构图因为V A = VB 射频？V A V A？V0 i2？i1？？ifVB？Vi2R1RfR1？Rf(已知R3 = Rf) R so V0？f？Vi1？Vi2？ R1 3，积分器指输出信号与输入信号积分的结果，表示为:y？？xdt 0右图是最基本的积分器的结构图。这里，反馈网络的一部分使用电容代替电阻，有:Ii？集成电路
集成运放放大电路实验报告 一实验目的： 用运算放大器等元件构成反相比例放大器，同相比例放大器，反相求和电路，同相求和电路，通过实验测试和分析 ，进一步掌握它们的主要特征和性能及输出电压与输入电压的函数关系。 二仪器设备： i SXJ-3B型模拟学习机 ii 数字万用表 iii 示波器 三实验内容： 每个比例求和运算电路实验，都应进行以下三项： （1）按电路图接好后，仔细检查，确保无误。 （2）调零：各输入端接地调节调零电位器，使输出电压为零（用万用表200mV档测量，输出电压绝对值不超过0.5mv）。 A. 反相比例放大器 实验电路如图所示 R1=10k Rf=100k R’=10k 输出电压：Vo=-(Rf/R1)V1 实验记录：
将电路输入端接学习机上的直流信号源的OUTPUT，调节换档开关置于合适位置，并调节电位器，使V1分别为表中所 列各值，（用万用表测量）分析输出电压值， 填在表内。实际测量V0的值填在表内。 B 同相比例放大器 R1=10k, Rf=100k R＇=10k 输出电压：V0=（1+Rf/R1）V1 别为表中所列各值，（用万用表测量）分析输出电压值，填在表内。 E 电压跟随器 实验电路：
四思考题 1 在反相比例放大器和加法器中，同相输入端必须配置一适当的接地电阻，其作用是什么？阻值大小的选择原则怎样考虑？ 此电阻也称之为平衡电阻，使输入端对地的静态电阻相等，减少输入失调电流或对电路的影响。 2分析实验数据与理论值产生的误差原因。 （1）运放输入阻抗不是无穷大。 （2）运放增益不是无穷大。 （3）运放带宽不是无穷大。
（4）运放实际存在输入、温漂等等。
实验七 集成运放基本运算电路 一、实验目的 1、研究由集成运算放大器组成的比例、加法、减法和积分等基本运算电路的功能。 2、了解运算放大器在实际应用时应考虑的一些问题。 二、实验原理 集成运算放大器是一种具有高电压放大倍数的直接耦合多级放大电路。当外部接入不同的线性或非线性元器件组成输入和负反馈电路时，可以灵活地实现各种特定的函数关系。在线性应用方面，可组成比例、加法、减法、积分、微分、对数等模拟运算电路。 理想运算放大器特性 在大多数情况下，将运放视为理想运放，就是将运放的各项技术指标理想化，满足下列条件的运算放大器称为理想运放。 开环电压增益 A ud =∞ 输入阻抗 r i =∞ 输出阻抗 r o =0 带宽 f BW =∞ 失调与漂移均为零等。 理想运放在线性应用时的两个重要特性： （1）输出电压U O 与输入电压之间满足关系式 U O ＝A ud （U +－U －） 由于A ud =∞，而U O 为有限值，因此，U +－U －≈0。即U +≈U －，称为“虚短”。 （2）由于r i =∞，故流进运放两个输入端的电流可视为零，即I IB ＝0，称为“虚断”。这说明运放对其前级吸取电流极小。 上述两个特性是分析理想运放应用电路的基本原则，可简化运放电路的计算。 基本运算电路 1. 12n f R R R R in i i i ++++ΛΛ321= i f
于是有V = R R f - (V i1 +V i2 +V i3 +……+V in) 如果各电阻的阻值不同，则可作为比例加法器，则有 ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎣ ⎡ + + + - = in n f i f i f V R R V R R V R R VΛ Λ 2 2 1 1 2、减法器是指输出信号为两个输入信号之差的放大器。用数学关系表示时， 可写为：y = x 1 - x 2 下图为减法器的基本结构图。 由于 V A = V B f f A A i i R V V R V V i= - = - =0 1 1 2 f f i B R R R V V + = 1 2 （已知R 3 = R f ）所以 () 2 1 1 0i i f V V R R V- = 3 ⎰ =xdt y 这里反馈网络的一个部分用电容来代替电=I I 4 算的结果。用数学式子表示为： dt y= 立以下关系式：
实验三 集成运放运算电路实验 1．实验目的 加深对运算放大器特性和运算电路的理解。 1）熟悉、掌握比例运算电路的原理和应用； 2）熟悉、掌握加法运算电路的原理和应用； 3）熟悉、掌握减法运算电路的原理和应用； 4）熟悉、掌握积分微分运算电路的原理和应用。 2．实验原理 集成运算放大器是一种直接耦合多级放大电路，它具有高增益、高输入电阻、低输出电阻、共模抑制比大的特点。当外加不同反馈网络时，可灵活实现输入输出信号间多种特性的函数关系。在线性应用方面，可组成比例、加法、减法、积分、微分等运算电路；在非线性应用方面，可组成比较器等。 比例、加法、减法运算电路的原理图如图4.1.6所示。 图4.1.6 比例、加法、减法运算电路的原理图 1）图中开关B 、C 向下扳，开关A 向上扳，电路为反相比例运算电路。 输出电压与输入电压的关系为： 11 f o i R u u R =- 2）开关A 、B 向下扳，开关C 向上扳，电路为同相比例运算电路。 输出电压与输入电压的关系为：31(1)f o i R u u R =+ 3）开关A 、B 向上扳，开关C 向下扳，电路为加法运算电路。 输出电压与输入电压的关系为：1212()f f o i i R R u u u R R =-+ 4）开关A 、C 向上扳，开关B 向下扳，电路为减法运算电路。 输出电压与输入电压的关系为：4311341(1) f f o i i R R R u u u R R R R =+-+
积分、微分运算电路的原理图如图4.1.7所示。 图4.1.7 积分、微分运算电路的原理图 5）图中开关A 向上扳，电路为积分运算电路。 输出电压与输入电压的关系为： 1o i f u u dt RC =-⎰ 6）图中开关A 向下扳，电路为微分运算电路。 输出电压与输入电压的关系为：i o f du u R C dt =- 3．实验器材 五端理想运算放大器1个； 电阻： 10k Ω1个； 可调电阻：100k Ω3个、20k Ω2个； 电容：5.1μF1个, 200nF1个； 开关：3个； 测试仪器仪表：交流电压源3台；信号发生器、示波器各1台；电压表1只。 4．实验内容及步骤 1）按图4.1.6所示原理图创建电路，图中电压表V 属性中的Value/Mode 应设置为AC ，并将电路文件命名、存盘。 2）反相比例电路测试和分析： 开关B 、C 向下扳，开关A 向上扳，电路参数如图，输出端电压表V 显示的测量值Uo= V 。若保持输入不变，要求输出电压的测量值为8V ，应将电位器R f 的阻值调整为R f = 。 3）同相比例电路的测试和分析 A 、 B 向下扳，开关 C 向上扳，电路参数如图，用电压表V 测量输出电压，Uo= V 。若保持输入不变，要求输出电压的测量值为Uo=9V ，则要求电位器R f 的数值应调整为R f = 。 4）加法运算电路的测试和分析 A 、 B 向上扳，开关 C 向下扳，电路参数如图，用电压表V 测量输出电压，Uo= V 。若要使输出电压uo= -ui1-ui2，电路参数应满足的条件为： 。 5）减法运算电路的测试和分析
实验四 集成运算放大电路 一、实验目的 1、理解运算放大器的基本原理,学会应用“虚短”、“虚断” 求解运放电路。 2、掌握由运算放大器组成的比例、加法运算等电路。 二、实验电路及测量原理 右图是μA741集成运放的外引线图，各引 脚功能如下： 2--反相输入端 3--同相输入端 7--电源电压正端 (+12V) 4--电源电压负端 (-12V) 6--输出端 1、5--调零端 8—NC 集成运算放大器是一种高放大倍数、高输入阻抗、低输出阻抗的直接耦合多级放大电路，具有两个输入端和一个输出端，可对直流信号和交流信号进行放大。外接负反馈电路后，输出电压V o 与输入电压V i 的运算关系仅取决于外接反馈网络与输入的外接阻抗，而与运算放大器本身无关。 1、反相比例运算电路 如图4-1所示为反相比例运算电路。μA 741按理想 运放处理，其运算关系为 V o = –(R f /R 1)V i 若R f =R 1则为倒相器，即 V o = –V i 图 图4-1 2、同相比例运算电路 如图4-2所示为同相比例运算电路。其运算关 系为V o = (1+R f /R 1)V i 若不接R 1，或将R f 短路，可实现同相跟随功能， 即V o =V i 3、差动运算电路 图4-2 如图4-3所示为差动运算电路。其运算关系为 u o = 11232311i f i f u R R u R R R R R R -+⋅+ 当R f =R 3，R 1=R 2时：)(1210i i f u u R R u -= 若R f =R 1则)(120i i u u u -= 图4-3
三、实验内容 1、用万用表调整直流稳压电源，使输出为±12V。 2、反相输入放大电路测试 (1) 在反相输入端加入直流电压V i=1V，测量V o，计算出电压放大倍数。 (2) 反相输入端加入频率为1kHz、Vpp为1V的正弦交流信号,用示波器观察输入、输出信号的波形，并测出V o的大小。 3、同相输入放大电路的测试 (1) 按实验电路图4-2所示接线。输入端加入500mV的直流信号，测量出相应的电压值，算出放大倍数A v的大小。 (2) 同相输入端加入频率为1kHz、Vpp为500mV的正弦交流信号,用示波器观察输入、输出信号的波形，并测出V o的大小。 4、差动运算电路测试 按实验电路图4-3连接电路，输入直流电平V i1、V i1为下表中数值，测出相应V o的值记录于下表。 四、实验报告要求 1、整理实验数据，填入对应的数据表格中。 2、画出输入、输出对应的波形，并标明幅值和频率。 五、思考题 1、实验过程中，随着反相(同相)输入放大电路输入信号的增加，输出信号会出现失真试解释原因。 六、实验仪器 信号发生器1台 直流电源1台 双踪示波器1台 电路实验箱
集成运算放大器 实验 一、实验目的 1．学习集成运算放大器的使用方法。 2．掌握集成运算放大器的几种基本运算方法。 二、预习内容及要求 集成运算放大器是具有高开环放大倍数的多级直接耦合放大电路。在它外部接上负反馈支路和一定的外围元件便可组成不同运算形式的电路。本实验只对反相比例、同相比例、反相加法和积分运算进行应用研究。 1．图1是反相比例运算原理图。反相比例运算输出电压o u 和输入电压i u 的关系为： 01 f i R u u R =- 图1 反相比例运算 2．图2是同相比例运算原理图。同相比例运算输出电压o u 和输入电压i u 的关系为： 011f i R u u R ⎛ ⎫=+ ⎪⎝⎭
图2 同相比例运算 3．图3是反相加法运算原理图。反相加法运算输出电压o u 和输入电压i u 的关系为： 012 12f f i i R R u u u R R ⎛⎫ =-+ ⎪⎝⎭ 当R 1=R 2=R 时 ()0121 f i i i R u u u u R =- + 图3 反相加法运算 4．图4是反相积分运算电路原理图。反相积分运算输出电压o u 和输入电压i u 的关系为： 00 11i u u d t R c +=- ⎰
图4 反相积分运算 本实验采用的型号为741运算放大器的电路和管脚排列如图5所示： 图5 741运算放大器的电路和管脚排列图 三、实验设备 1.运算放大器实验板 2.直流稳压电源 3.信号发生器 4.万用表 5.示波器 6.晶体管毫伏表 四、实验内容与步骤 1.消振与调零 （1）按图6接线，放大器由双路稳压电源供电，打开稳压电源开关，将电源的两组输出电压都调节为15伏，然后关断电源，将一组电源的正极与实验板上“V CC”接线柱相连，另一组电源的负极与“V EE”接线柱相连，前一组电源的负极与后一组电源的正极都和实验板上的“地”相连。
实验二 集成运算放大器(信号运算) 一、【实验目的】 1、 掌握集成运放的正确使用方法。 2、 掌握集成运放在信号放大运算方面的应用。 3、 掌握集成运放基本电路的构成及其测试方法。 二、【实验原理】 1.理想运算放大器特性 在大多数情况下，将运放视为理想运放，就是将运放的各项技术指标理想化，满足下列条件的运算放大器称为理想运放。 开环电压增益 A ud =∞ 输入阻抗 r i =∞ 输出阻抗 r o =0 带宽 f BW =∞ 失调与漂移均为零等。 理想运放在线性应用时的两个重要特性： （1）U +≈U －，——“虚短”。 （2）I +=I -＝0，——“虚断”。 上述两个特性是分析理想运放应用电路的基本原则，可简化运放电路的计算。 2.基本运算电路 （1） 反相比例运算电路 电路如图2－1所示。对于理想运放， 该电路的输出电压与输入电压之间的关系为 为了减小输入级偏置电流引起的运算误差，在同相输入端应接入平衡电阻R 2＝R 1 / R F 。 图2－1 反相比例运算电路 图2－2 反相加法运算电路 （2）反相加法电路 电路如图2－2所示，输出电压与输入电压之间的关系为 )U R R U R R ( U i22 F i11F O +-= R 3＝R 1 / R 2 / R F （3） 同相比例运算电路 图2－3(a)是同相比例运算电路，它的输出电压与输入电压之间的关系为 i 1F O U R R U -=
i 1 F O )U R R (1U + = R 2＝R 1 / R F 当R 1→∞时，U O ＝U i ，即得到如图2－3(b)所示的电压跟随器。图中R 2＝R F ，用以减小漂移和起保护作用。一般R F 取10KΩ， R F 太小起不到保护作用，太大则影响跟随性。 (a) 同相比例运算电路 (b) 电压跟随器 图2-3 同相比例运算电路 （4） 减法器 对于图2-4所示的减法运算电路，当R 1＝R 2，R 3＝R F 时， 有如下关系式 )U (U R R U i1i21 F O -= 图2－4 减法运算电路图 图2-5 积分运算电路 三、【实验内容与步骤】 本实验的元器件如果实验系统上没有，可以在备用插座上插入器件即可。 1. 调零 按图2-6电路接线（MES 实验系统，运放调零反面已接），接线无误后，合上电源，将同相和反相端接地，调节R W 使输出Uo=0，为画图简便起见，以下实验电路中，调零、电源保护等端子不再画出。
Rf O U i 实验一 集成运算放大器基本运算电路 一、实验目的 1、学习集成运算放大器的使用方法。 2、熟悉集成运算放大器组成的基本运算电路。 3、学会集成运放电路的测试方法。 二、实验仪器 １．ADCL-Ⅲ电子技术综合实验箱 ２．DF1641D 函数发生器 ３．V-252日立示波器 ４．DF2172B 交流毫伏表 ５．MF50万用表 6． 集成运算放大器应用模块 三、预习内容及思考问题 1、复习集成运算放大器组成比例、加法、减法、积分、微分等基本运算的 电路组成形式及原理。 2、明确集成运算放大器使用时的注意事项。 3、如何在理想条件下，分析各实验电路输入、输出之间运算关系。 四、实验原理说明 集成运算放大器是一种具有高电压放大倍数的直接耦合多级放大电路。当外部接入不同的线性或非线性元器件组成输入和负反馈电路时，可以灵活地实现各种特定的函数关系。在线性应用方面，可组成比例、加法、减法、积分、微分、对数等模拟信号运算电路。 基本运算电路 图7-1 1、反相比例运算电路 电路如图7-1所示，对于理想运放，该电路的输出 的信号电压与输入信号电压之间的关系为： 其中1R R f 为比例系数，“-”号表示输出信号与输入信号相位相反。 i f O U R R U *- =1 U Rf U
为了减小输入级偏置电流引起的运算误差，在同相端应接入“平衡电阻” f R R R //12= 2、反相加法电路 电路如图7-2，输出电压与输入电压之间的关系为 ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-=2211i f i f O U R R U R R U 平衡电阻： F 213R //R //R R = 图7-2 3、同相比例运算电路 同相比例运算电路图7-3（a ），它的输出电压与输入电压之间的关系为 i f O U R R U ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛ +=11 其中，⎪ ⎪⎭⎫ ⎝ ⎛+11R R f 为比例系数，Uo 与Ui 同相位。电路中平衡电阻 f R R R //12=。 若∞→1R ,i o U U =,即得到如图7-3（b ）所示的电压跟随器，平衡电阻f R R =2。 用以减小漂移和起保护作用。一般RF 取10K Ω，RF 太小起不到保护作用，太大则影响跟随性。 O （a ） Rf （b ） Rf O 4、减法器电路 对于图7-4所示的减法运算电路，当 21R R =， f R R =3时，有如下关系式： ()1i 2i 1 3 O U U R R U -= 图7-3 U U Rf 图7-4