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集成运算的线性应用实验报告篇一：集成运算放大器的线性应用--实验篇集成运算放大器的线性应用一、实验名称：集成运算放大器的线性应用二、实验任务及目的1.基本实验任务用运放设计运算电路。
2.扩展实验任务用运放构成振荡频率为500Hz的RC正弦波振荡器。
3.实验目的掌握运放线性应用电路的设计和测试方法三、实验原理及电路1.实验原理运算放大器的线性应用，即将运放接入深度负反馈时，在一定范围内输入输出满足线性关系。
2.实验电路图2.15.1 U0=5Ui1+Ui2（Rf=100k）电路（注意平衡电阻的取值！）图2.15.2 U0=5Ui2-Ui1（Rf=100k）电路（注意输入端电阻的匹配！）图2.15.3 uo??（Cf=0.01?F）电路?图2.15.4 可调恒压源电路（注意电位器的额定功率！）图2.15.5 恒流源电路（注意负载电阻的取值！）图2.15.6 RC正弦波振荡器四、实验仪器及器件1.实验仪器稳压电源1台，使用正常；数字万用表1台，使用正常；示波器1台，使用正常；函数信号发生器1台，使用正常。
2.实验器件DC信号源1个，使用正常；uA741运放2个，使用正常；1kΩ电阻1个，10kΩ电阻2个，15kΩ电阻1个，17kΩ电阻1个，20kΩ电阻2个，33kΩ电阻1个，51kΩ电阻1个，100kΩ电阻4个，0.01μF电容1个，10kΩ电位器1个，使用正常。
五、实验方案与步骤1.按照图2.15.1接好电路，将输入端接地（ui1=0，ui2=0），万用表监测输出电压，接通±15V电源后，调整调零电位器，尽量使Uo接近零，若不为零，则需记录该失调电压的数值。
将DC信号源接通电源，万用表监测DC信号源输出，按照表格中要求的参数调整旋钮，测量输出电压。
2.按照图2.15.2接好电路，记录该失调电压，将DC信号源接通电源，按照表格中要求的参数调整旋钮，测量输出电压。
3.按照图 2.15.3接好电路，调节函数信号发生器输出1kHz/4V的方波信号。
集成运放的线性应用电路首先需要熟悉理想集成运放基本特性：1）开环差模增益（放大倍数）Aod=∞；2）差模输入电阻Rid=∞；3）输出电阻Ro=0；这是理解电路的基础。
uo=Aod*(up-un)。
uo=Aod*(up-un)其次还需要清楚，运放的组成是三极管所组成的单元，需要（电源）才能够正常工作，为此实际工作时，需要有电源为其供电提供输出能量。
最后，必须清楚的是，uo输出的范围在供电电源电压之内变化，如果理论输出值大于电压电压范围，则运放处于非线性区，只能输出最大值或最小值，这种情况下是不能进行线性运算的。
结论：运放处在放大区必然需要负反馈电路结构；因uo一定，其除以Aod，便可以得到up-un=uo/Aod=0的结果，必有虚短up=un 的特性；因Rid=∞，必有虚断ip=0，in=0的特性。
例题1（1）电压串联负反馈组态；（2）补偿电阻功能在于使运放外电路平衡，即同相端与反相端对地电阻相等。
这时需要采用这一特性，即ui=0时，uo=0。
所以有R5=R1//（R2+R4//R3）;（3）因ip=0A，所以up=0V，所以un=0V（相当于接地，术语“虚地”）；Ro 由于是电压负反馈，电路具有稳定电压功能，所以Ro=0;(4)在M点采用节点（电流）法，需要提前标注好电流方向，然后列方程即可。
i3=i2+4（M点节点电流）;i1+i2=in（反向端节点电流，in=0）；i1=(ui-0)/R1;i2=（uM-0/R2）;i3=(uo-uM)/R3;i4=(uM-0)/R4由此可推导出：uo=R3*uM*(1/R2+1/R3+1/R4),uM=-R2/R1。
例题2uo1=-（Rf）/R1*ui（反向比例运算）；uo2=-R/R*uo1=-uo1（反向比例运算）；uo=uo2-uo1=uo2-uo1=-uo1-uo1=-2uo1=2Rf/R1*ui当Rf=R1时，uo=2ui。
集成运算放大器的线性应用实验佘新平编写一、 实验目的1．了解集成运放的使用方法；2．熟悉集成运放的双电源和单电源供电方法；3．掌握集成运放构成各种运算电路的原理和测试方法。
二、 实验仪器及器件 1．双踪示波器； 2．直流稳压电源； 3．函数信号发生器；4．数字电路实验箱或实验电路板；5．数字万用表；6．集成电路芯片uA741 2块、瓷片电容0.01uF2个、电阻10k 10个、20k 5个、30k 2个、50k 2个、100k 2个、5.1k 1个、3.3k 1个、680k 1个，10k 电位器3个。
三、 预习要求1．熟悉集成电路芯片uA741的引脚图及功能； 2．掌握集成运放的工作特点；3．掌握构各种运算电路的形式及工作原理。
四、实验原理（1）集成运放简介集成电路运算放大器（简称集成运放或运放）是一个集成的高增益直接耦合放大器，通过外接反馈网络可构成各种运算放大电路和其它应用电路。
集成运放uA741的电路符号及引脚图如图1所示。
图1 uA741电路符号及引脚图任何一个集成运放都有两个输入端，一个输出端以及正、负电源端，有的品种还有补偿端和调零端等。
（a ）电源端：通常由正、负双电源供电，典型电源电压为±15V 、 ±12V 等。
如：uA741的7脚和4脚。
（b ）输出端：只有一个输出端。
在输出端和地（正、负电源公共端）之间获得输出电压。
如：uA741的6脚。
最大输出电压受运放所接电源的电压大小限制，一般比电源电压低1～2V ；输出电压的正负也受电源极性的限制；在允许输出电流条件下，负载变化时输出电压几乎不变。
这表明集成运放的输出电阻很小，带负载能力较强。
调零V - V + -V cc调零 +V cc NC V O（c ）输入端：分别为同相输入端和反相输入端。
如：uA741的3脚和2脚。
输入端有两个参数需要注意：最大差模输入电压V id max 和最大共模输入电压V ic max。
实验六比例求和运算电路(集成运放的线性应用)
一、实验目的
1.掌握用集成运算电路放大器组成比例，求和电路的特点及性能。
2.学会上述电路的测试和分析方法。
二、实验仪器
1、数字万用表
1、示波器
2、信号发生器
3、交流毫伏表
三、学习要求
a)计算表6.1中的V o和A f。
b)估算表6.3的理论值。
c)估算表6.4.表6.5中的理论值。
d)计算表6.6中的V o值。
e)计算表6.7中的V o值。
四、实验内容
a)电压跟随器
实验电路如图6.1所示。
按表6.1内容实验并测量记录。
2.反相比例放大器
实验电路如图6.2所示。
V0=-R f/R1V i=-10V i 按表6.2内容实验并测量记录。
3.同相比例放大器
电路如图6.3所示。
按表6.3内容实验测量并记录。
V0=（1+R f/R1）V i=11V i
4.反相求和放大电路。
实验电路如图6.4所示。
按表6.4内容进行实验测量，并与预习计算比较。
表6.4
V0=-R f/R1（V i1+ V i2）
=-10（V i1+ V i2）5.双端输入求和放大电路
实验电路为图6.5所示。
V0=-R f/R1（V i1- V i2）
=-10（V i1- V i2）
按表6.5要求实验并测量记录。
表6.5
五、实验报告
a)总结本实验中5种运算电路的特点及性能。
b)分析理论计算与实验结果误差的原因。
集成运放的线性应用实验报告实验目的，通过实验，掌握集成运放的线性应用原理，加深对运放的理解，并学会运用运放进行线性应用。
实验仪器，集成运放实验箱、示波器、信号发生器、电压表、电阻、电容等。
实验原理，集成运放是一种集成电路，具有高输入阻抗、低输出阻抗、大增益等特点，可用于信号放大、滤波、积分、微分等线性应用。
在本实验中，我们将通过实验验证运放的线性应用原理。
实验步骤：1. 搭建基本的运放放大电路，连接电源并调节电压至适当数值。
2. 使用信号发生器输入正弦波信号，观察输出信号波形，并测量输入输出电压。
3. 更改输入信号频率，观察输出信号波形的变化。
4. 接入电容和电阻，组成低通滤波电路，观察输出信号波形的变化。
5. 接入电容和电阻，组成高通滤波电路，观察输出信号波形的变化。
6. 接入电容和电阻，组成积分电路，观察输出信号波形的变化。
7. 接入电容和电阻，组成微分电路，观察输出信号波形的变化。
实验结果：通过实验我们发现，在不同的线性应用中，集成运放都能够有效地进行信号处理。
在放大电路中，输入信号经过运放放大后输出；在滤波电路中，输入信号经过运放滤波后输出；在积分、微分电路中，输入信号经过运放积分、微分后输出。
同时，我们也观察到当输入信号频率变化时，输出信号波形也会相应变化，这说明运放对不同频率的信号都有良好的处理能力。
实验结论：通过本次实验，我们深入了解了集成运放的线性应用原理，并通过实验验证了其在不同线性应用中的有效性。
集成运放在电子电路中具有广泛的应用前景，能够满足不同场合对信号处理的需求。
掌握了集成运放的线性应用原理，我们可以更灵活地设计和应用电子电路，为工程实践提供了有力支持。
实验结束。
以上就是本次集成运放的线性应用实验报告，希望对大家有所帮助。
实训九 集成运放的线性应用内容一 集成运放的反相、同相比例运算电路一、实训目的1.掌握集成运算放大器的使用方法。
2.了解集成运放构成反相比例、同相比例运算电路的工作原理。
3.掌握集成运放反相比例、同相比例运算电路的测试方法。
二、实训测试原理 1. 反相放大电路电路如图（1）所示。
输入信号U i 通过电阻R 1加到集成运放的反相输入端，输出信号通过反馈电阻R f 反送到运放的反相输入端，构成电压并联负反馈。
根据“虚断”概念，即i N =i p ，由于R 2接地， 所以同相端电位U p =0。
又根据“虚短”概念可知，U N =U p ，则U N =U p =0，反相端电位也为零。
但反相端又不是接地点，所以N 点又称“虚地”。
则有 f 1i i =,1i =1i R U ,f i =-f 0R U 则0U =-1f R Ri U 。
运放的同相输入端经电阻R 2接地,R 2叫平衡电阻，其大小为R 2=R 1∥R f 。
图（1） 反相放大电路 图（2） 同相放大电路 图（3） 电压跟随器2. 同相放大电路电路如图（2）所示。
输入信号U i 通过平衡电阻R 2加到集成运放的同相输入端，输出信号通过反馈电阻R f 反送到运放的反相输入端，构成电压串联负反馈。
根据“虚断”与“虚短”的概念，有N P i U U U ==，i N =i P =0；则得i1f0)1(U R R U +=若1R =∞,0f =R ,则i 0U U =即为电压跟随器，如图（3）。
三、实训仪器设备1.直流稳压电源2.万用表3.示波器四、实训器材1. 集成块μA741(HA17741)2. 电阻10KΩ×2 100KΩ×2 2 KΩ×23. 电位器1KΩ×1五、实训电路图（3）反相比例运算实训电路图（4）同相比例运算实训电路六、测试步骤及内容1. 反相比例运算实训1）按图（3）所示的电路正确连线，其中集成运放用的是μA741。
2）将双路直流稳压电源两路均调到12V，分别接到集成运放的7脚和4脚，注意7脚是正电源，4脚是负电源，不能接错。
3）两个2KΩ电阻和1KΩ的电位器R P组成简易信号源。
简易信号上加上正负电源。
调节R P可以改变A点对地电位的大小，没有做实训之前，先调R P使A点对地电压小一些。
4）将运放的输入端接到A点，调节R P，使Ui按表1中的数值要求（要用万用表在路监测），然后用万用表测出不同输入时的对应输出电压，填入表1中。
2. 同相比例运算实训1）按图（4）所示的电路正确连线。
2）将双路直流稳压电源两路均调到12V，分别接到集成运放的7脚和4脚，注意7脚是正电源，4脚是负电源，不能接错。
3）简易信号上加上下负电源。
同反相比例运算实训，在没有做实训之前，先调R P使A 点对地电压小一些。
4）将运放的输入端接到A点，调节R P，使Ui按表1中的数值要求（要用万用表在路监测），然后用万用表测出不同输入时的对应输出电压，填入表1中。
表1 反相、同相比例运算测试3．当输入信号为交流信号时，重复步骤1和2.并用示波器观察输入及输出之间的相位关系，表格自拟，在实验报告中做出。
七、注意事项1. 集成运放μA741，实际运用中的工作电压在±10V~±15V范围内，对应7脚接正电源，4脚接负电源，切不可接反，否则将损坏集成块。
2.在接线时，注意正负电源的连接，正负电源无论在什么情况下，均不允许对地短路，以免烧坏电源。
3.集成运放的输出6脚不能对地短路。
4.电路在改接时，要先关掉电源，改接完正确无误后才可接通电源。
5.实训中如出现任何异常情况，都要先切断电源，再视情况加以处理。
八、思考题结合理论计算结果与实际测量结果进行比较进行分析，若存在误差，分析误差产生的可能原因。
内容二 集成运放加、减法运算一、实训目的1. 进一步掌握集成运算放大器的使用方法。
2. 了解集成运放构成加、减法运算电路的工作原理。
3. 掌握集成运放加、减法运算电路的测试方法。
二、实训测试原理1.加法运算电路如图（1）所示。
输入信号从反相输入端加入，又称反相加法运算电路。
输入信号可以有多个，支路可对外扩展。
分析方法与反相放大器相似，利用虚短、虚断和虚地概念可得0U =-(i22f i11f U R RU R R +)，若取R 1=R 2=R f ,则 )(i2i10U U U +-=， 即可实现加法运算。
图（1） 加法运算电路 图（2） 减法运算电路2、减法运算电路电路如图（2）所示。
信号分别由同相端和反相端同时输入。
利用虚断和虚短的概念有i11f i23231f 10U R R U R R R R R R U -++=，若取R 1=R 2，R f =R 3，则 0U =i1i21f (U U R R-)， 即输出电压正比于两个输入信号电压之差。
当R 1=R f 时 i1i20U U U -= ，即可实现减法的运算。
三、实训仪器设备 1.直流稳压电源 2.万用表四、实训器材1. 集成块 μA741(HA17741)2. 电阻 10K Ω×2 100K Ω×2 2 K Ω×2 2 .4K Ω×2 4.7 K Ω×13. 电位器 1K Ω×2五、测试电路图(3) 反相加法器电路图(4) 减法器电路六、测试步骤及内容1. 反相加法运算实训1）按图（3）所示的反相加法电路正确连线。
2）将双路直流稳压电源两路均调到12V，分别接到集成运放的7脚和4脚，注意7脚是正电源，4脚是负电源，不能接错。
3）两个2KΩ、2 .4KΩ电阻、两1KΩ的电位器R P1和R P2组成两路简易信号源。
简易信号上加上下负电源。
调节R P1可以改变A点对地电位的大小，调节R P2可以改变B点对地电位的大小没有做实训之前，先使A、B点对地电压小一些。
4）将运放的输入端Ui1接到A点，Ui2接B点，分别调节R P1、R P2，使输入信号按表1中的数值要求（要用万用表分别在路监测），然后再用万用表测出不同输入时的对应输出电压，填入表1中。
5）根据理论，计算出表1中的理论结果。
填入表中。
表1 反相加法运算2. 减法运算实训1）按图（4）所示的减法电路正确连线。
2）注意集成电路电源的连接。
不能接错。
3）分别调节R P1、 R P2先使A、B两点对地电压小一些。
4）将运放的输入端Ui1接到A点，Ui2接B点，分别调节R P1、R P2，使输入信号按表2中的数值要求（要用万用表分别在路监测），然后再用万用表测出不同输入时的对应输出电压，填入表2中。
5）根据理论，计算出表2中的理论结果。
填入表中。
表2 减法运算七、注意事项1 . 集成运放μA741，实际运用中的工作电压在±10V~±15V范围内，对应7脚接正电源，4脚接负电源，切不可接反，否则将损坏集成块。
2 . 在接线时，注意正负电源的连接，正负电源无论在什么情况下，均不允许对地短路，以免烧坏电源。
3 . 集成运放的输出6脚不能对地短路。
4 . 电路在改接时，要先关掉电源，改接完正确无误后才可接通电源。
5 . 实训中如出现任何异常情况，都要先切断电源，再视情况加以处理。
八、思考题结合理论计算结果与实际测量结果进行比较进行分析，若存在误差，分析误差产生的可能原因。
内容三微积分运算一、实训目的1．熟悉集成运放的线性应用——微积分运算关系；2．掌握微积分运算的测试方法。
二、实训原理1．实训电路2．基本原理 1）积分运算电路图（1）所示为积分运算电路。
积分电路是控制和测量系统中的重要组成部分，它可以实现延时、定时以及产生各种波形。
其中R 为直流反馈电阻，用于稳定静态工作点，断开它运放将无法调零。
由于其取值较大，对电路交流工作影响较小，可以忽略不计。
利用虚短、虚断和虚地概念可知dt U CR dt i CU ⎰-=⎰-=i 1c 011 。
由此可见，输出电压U O 与输入电压U i的积分成正比，实现了积分的运算。
2）微分运算电路图（2）所示为微分运算电路。
它是将积分电路中的电阻与电容的位置互换。
在脉冲数字电路中，常用来实现波形变换。
根据虚短、虚断和虚地概念可知dtdU C R U if 0-=，由此可见，输出电压U O 与输入电压U i 的微分成正比，实现了微分的运算。
三、实训仪器设备 1．函数发生器 2．双路直流稳压电源 3．双踪示波器 4．万用表 四、实训器材1. 集成块 μA741(HA17741)2. 电阻 R 1=R 2= 100K Ω R=1M Ω R 3=R f =1 K Ω3. 电容 0.47μF ×1 0.01μF ×1五、测试步骤及内容1．积分运算关系的测定根据图（1）所示电路连线，取R1=R2= 100KΩ、R=1MΩ、C=0.47μF （τ=RC=47ms），给电路加上合适的直流电源。
调节函数发生器中的矩形波电压的频率为1KHz不变，幅值为1V（T=1/1000=1ms<<τ）,在电容两端的电压u C即为积分输出电压U O,将方波电压U i接到示波器的一个通道, U O接示波器的另一个通道，观察并描绘U i和U O的波形图，并读出其波形的幅值大小U ip-p=（），U op-p=（）。
2．微分运算关系的测定根据图（2）所示的电路正确连线，取R3=R f=1 KΩ、C=0.01μF（τ=RC=0.01ms），输入信号为矩形波电压信号，其频率同上（T=1/1000=1ms>>τ），在电阻R两端的电压u R即为积分输出电压U O,将方波电压U i接到示波器的一个通道, U O接示波器的另一个通道，观察并描绘U i和U O的波形图，并读出其波形的幅值大小U ip-p=（），U op-p=（）。
