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 =-1
f R R
i 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i
1f
0)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×2
3. 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 =-(
i22
f i11f U R R
U 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 =i1i21
f (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×1
3. 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
