实验一集成运放的线性运算电路

电子技术基础实验与课程设计------运算放大器基本放大电路实验目的1.通过实验，进一步理解集成运算放大器线性应用电路的特点。

2.掌握集成运算放大器基本线性应用电路的设计方法。

3.了解限幅放大器的转移特性以及转移特性曲线的绘制方法。

集成运算放大器放大电路概述集成电路是一种将“管”和“路”紧密结合的器件，它以半导体单晶硅为芯片，采用专门的制造工艺，把晶体管、场效应管、二极管、电阻和电容等元件及它们之间的连线所组成的完整电路制作在一起，使之具有特定的功能。

集成放大电路最初多用于各种模拟信号的运算（如比例、求和、求差、积分、微分……）上，故被称为运算放大电路，简称集成运放。

集成运放广泛用于模拟信号的处理和产生电路之中，因其高性价能地价位，在大多数情况下，已经取代了分立元件放大电路。

1.1反相比例放大电路输入输出关系: 输入电阻: Ri=R1 输出电阻: Ro=01.1.1设计要求1.1.2选择器件与多数计算通过查找资料选用TL082集成运放设计放大12倍。

反相比例放大电路仿真电路图i oV R R V 12-=i R o V R R V R R V 1212)1(-+=输入与输出电压所以输出放大倍数 =12电压输入输出波形图i oV R R V 12-=1.2同相比例放大电路输入输出关系: 输入电阻: Ri=∞ 输出电阻: Ro=0 1.2.1设计要求1.2.2选择器件与多数计算通过查找资料选用TL082集成运放设计放大12倍。

i o V RRV )1(12+=R o V R RV R R V 12i 12)1(-+=同相比例放大电路仿真电路图输入与输出电压所以输出放大倍数： =12 电压输入输出波形图i o V RRV )1(12+=1.3微分电路R fU iR 2U oC 1foi R U dt dU C -=1dtdU C R U if o 1-=max 1)(dtdU U C R i oM f ≤实用微分电路RC1=RfC电路的输出电压为o u 为：21io du u R C dt =- 式中，21R C 为微分电路的时间常数。

集成运算放大器线性应用的研究实验一、实验原理和目的集成运算放大器是一种具有高增益、直接耦合的多级放大电路，它一般有两个输入端（同相端和反相端）和一个输出端。

在实际应用当中，集成运放可以利用其线性区特性实现信号放大的作用。

同时，由于实际运放很接近理想运放。

所以，它也可以借助反馈结构，利用理想运放线性区“虚短”、“虚断”的特性，来实现很多不同的电路功能。

虚短：u+=u-；虚断：i+=i-=0本实验的目的是通过实验的方法测量指定电路的输入信号u+ 、u-和输出信号u o，并试分析两者间的关系，判断电路可以实现的功能。

同时，以实验结果对照理论分析，加深对集成运放特性的理解；为集成运放线性应用理论课程的学习打下良好的基础。

二、实验预习：(1)实验前，通过视频回顾常用仪器的基本使用方法，重点复习信号发生器和示波器的使用。

(2)请写出各实验的电路名称，对各个电路的进行理论分析计算，写出输入输出的关系式。

3．以下问题是前几届学生遇到的常见问题，请认真思考如果自己遇到这些问题，该如何解决呢？（1）实验室所用集成放大芯片741可用电源电压是多少伏呢？（±15V）（2）集成放大芯片741的饱和输出电压是多少伏？如果放大器输出端输出饱和输出电压意味着什么呢？三、实验内容：2.1 实验内容一根据下图所示电路，在实验台上搭建电路，并完成以下数据的测量。

(1)利用直流稳压电源在反相输入端输入+5V的直流信号，利用万能表测量输出电压，如果输出电压不是5V，请自行分析电路解决问题。

如果能够判断出芯片已损坏，请及时联系老师更换芯片。

(2)利用信号发生器在反相输入端输入2组不同幅值、频率的正弦信号，信号大小设置在100mV至5V之间，信号大小应覆盖mV及V两个数量级。

用示波器观察输出波形，并记录各组输出信号的峰值及相位情况，填于表1之中。

(3)同时拍摄一张测量的操作照片，再拍摄一张示波器的显示高清图，请将这两张照片附在表格后面。

集成运算放大器基本应用 （模拟运算电路）实训指导（特别提醒：实验电路图中可能存在有的元器件数值与实验电路板中的不相同，实验时应以实验电路板中的为准。

另外，由于元器件老化、湿度变化、温度变化等诸多因素的影响所致，实验电路板中所标的元器件数值也可能与元器件的实际数值不一致。

有的元器件虽然已经坏了，但仅凭肉眼看不出来。

因此，在每次实验前，应该先对元器件（尤其是电阻、电容、三极管）进行单个元件的测量（注意避免与其它元器件或人体串联或并联在一块测量）。

并记下元器件的实际数值。

否则，实验测得的数值与计算出的数值可能无法进行科学分析。

）一．实验目的1．研究由集成运放组成的比例、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。

基本运算电路。

1)反相比例运算电路电路如图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 F O U R RU 1-=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R 2=R 1||R F 。

U OOU U图8—1 图8—22)反相加法电路电路如图8—2，输出电压与输入电压之间的关系为)(2211i F i F O U R RU R R U +-=R 3= R 1‖R 2‖R F 3)同相比例运算电路图8—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 F O U R R U ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=11 R 2 = R 1‖R F当R 1 ∞，U o =U i ，即得到如图8—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作用。

一般R F 取10K Ω，R F 太小起不到保护作用，太大则影响跟随性。

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。

实验五 集成运放积分、微分运算电路一、实验目的1、进一步理解运算放大器的基本性质和特点。

2、熟悉集成运放构成的几种运算电路的结构及特点，测定其运算关系。

3、学习区别运算放大器的非线性电路和线性电路，掌握非线性电路的应用。

二、实验原理在自动控制系统中广泛使用比例—积分—微分电路，本实验所涉及的积分运算电路、微分运算电路即是这种电路的基础。

⒈ 积分运算电路基本积分运算电路是以电阻作为输入回路，反馈回路以电容作为积分元件，电路如图5-1所示。

当运算放大器的开环电压增益足够大时，可认为：i C R i =1R v i IR =()td t v d Ci o C −=其中 图5-1 积分运算电路()()()∫+⋅−=01Oio V t d t v RCt v 输入与输出间的关系为：在初始时电容上的电压为零，则 ；当输入信号 是幅度为V 的阶跃电压，则有：()0()t V V i 0=O即：输出电压 是随时间线性减小，见图5-2积分电路的应用时，应注意运算放大器的输入电压和输出电流不允许超过它的额定工作电压U SCM 和工作电流I SCM 。

为了减小输出的直流漂移，若将电容C上并联 一个反馈 图5-2 积分状态图()()t V CR t d V C R t d t V C R t v tti o ⋅−=−=⋅−=∫∫10101111()V t o电阻R F ，电路如图5-4所示。

输入与输出间的关系为：()()∫⋅−≈td t v RCt v io 1由于R F 的加入将对电容产生分流作用，从而导致积分误差。

在考虑克服误差时，一般满足 。

C太小，会加剧积分漂移，C太大，电容漏电也随着增大。

通常取 ， 。

CR C R f 11R R f ≥F C 〉〉μ1≥⒉ 微分运算电路微分运算放大电路是对输入信号实现微分运算，它是积分运算的逆运算。

如图5-3所示为基本微分运算电路；其输出电压为：()图5-3 基本微分运算电路()t d t v d t F o ≈CR v i −从上式可以看出：当输入信号 是三角波时，其输出 既是矩形波。

实验一 集成运放的线性运算电路实验报告一、实验目的1．掌握运放运算电路的测量分析方法。

2．巩固集成运放几种典型运算电路的用法，掌握电路元、器件选择技巧。

二、实验仪器与设备1．模拟电路实验箱：包括本实验所需元器件； 2．双踪示波器1台； 3．万用电表1台。

三、实验原理1．反相求和运算电路图1-1为典型的反相求和运算电路，输出U o 与输入U I 有如下关系U O =−(R F R 1U I1+R F R 2U I2+R FR 3U I3)若设R 1=R 2=R 3=R F ，上式可简化为U O =−(U I1+U I2+U I3)图1-1 反相求和运算电路2．差分比例运算电路图1-2为差分比例运算电路，输出U o 与输入U I 有如下关系U O =−R FR(U I1−U I ′) 电路的输入电阻为R i ≈2R图1-2 差分比例运算电路四、实验内容与步骤1．反相求和运算电路实验（1）按照图1-1连接电路；（2）调节实验箱上的可调电阻器，在0～1.5V范围内分别为U I1、U I2、U I3选择一组给定值；（3）测量输入电压U I1、U I2、U I3和输出电压U o，将测量结果填入下表中；2．差动比例运算电路实验（1）按图1-2连接电路电路，接通电源；（2）按下表在输入端加上直流电压，测量对应的输出电压，填入表中，并与计算值比四、预习要求1．复习第1单元有关内容；2．下载或绘制实验记录表；3．预习双踪示波器的使用方法五、实验报告要求1．填写实验表格；2．进行实验小结；3．上传实验报告。

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 RU -= （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 RU += （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 RU R R U - （3-8-3）R ´ = R 1 || R 2 || R f4、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：)+++(+=B211A 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1145、减法运算电路（差动放大器）减法运算电路如图3.8.5所示，输出电压与输入电压之间的关系为：f f o A B 1121 ()()R R R U U U R R R R '=+'+-+当R 1 = R 2，R ´ = R f 时，图3.8.5电路为差动放大器，输出电压为：)(=A B 1f o U U R RU - （3-8-5）6、积分运算电路反相积分电路如图3.8.6所示，其中R f是为限制低频增益、减小失调电压的影响而增加的。

一、实验目的1. 掌握集成运放的基本原理和特性。

2. 熟悉集成运放在各种线性应用电路中的设计方法。

3. 通过实验验证集成运放在实际电路中的应用效果。

4. 培养学生动手能力和分析问题的能力。

二、实验原理集成运放（Operational Amplifier，简称Op-Amp）是一种高增益、低漂移、高输入阻抗、低输出阻抗的直接耦合多级放大电路。

它具有多种线性应用，如比例、加法、减法、积分、微分等运算电路。

三、实验仪器与材料1. 集成运放芯片（如LM741、LM358等）2. 欧姆表3. 数字万用表4. 信号发生器5. 示波器6. 面包板7. 连接线四、实验内容与步骤1. 反相比例放大电路（1）搭建电路：将集成运放接入反相比例放大电路，其中输入电阻R1和反馈电阻Rf接入反相端，输出端接入负载电阻Rl。

（2）测试：使用信号发生器输出正弦波信号，调节输入信号幅度，观察输出波形，并测量输出电压和输入电压，计算放大倍数。

（3）分析：根据实验数据，分析放大电路的放大倍数与电阻的关系。

2. 同相比例放大电路（1）搭建电路：将集成运放接入同相比例放大电路，其中输入电阻R1和反馈电阻Rf接入同相端，输出端接入负载电阻Rl。

（2）测试：使用信号发生器输出正弦波信号，调节输入信号幅度，观察输出波形，并测量输出电压和输入电压，计算放大倍数。

（3）分析：根据实验数据，分析放大电路的放大倍数与电阻的关系。

3. 加法运算电路（1）搭建电路：将集成运放接入加法运算电路，其中两个输入电阻R1和R2接入同相端，第三个输入电阻R3接入反相端，输出端接入负载电阻Rl。

（2）测试：使用信号发生器输出两个正弦波信号，调节输入信号幅度，观察输出波形，并测量输出电压和输入电压，计算输出电压与输入电压的关系。

（3）分析：根据实验数据，分析加法运算电路的输出电压与输入电压的关系。

4. 积分运算电路（1）搭建电路：将集成运放接入积分运算电路，其中输入电阻R1和反馈电阻Rf接入反相端，输出端接入电容C。

一、实验目的1. 理解集成运算放大器（运放）的基本原理和特性。

2. 掌握集成运放的基本线性应用电路的设计方法。

3. 通过实验验证运放在实际电路中的应用效果。

4. 了解实验中可能出现的误差及分析方法。

二、实验原理集成运算放大器是一种高增益、低噪声、高输入阻抗、低输出阻抗的直接耦合多级放大电路。

它广泛应用于各种模拟信号处理和产生电路中。

本实验主要研究运放的基本线性应用电路，包括比例、加法、减法、积分、微分等运算电路。

三、实验仪器与器材1. 集成运放（如LM741）2. 模拟信号发生器3. 示波器4. 数字多用表5. 电阻、电容等电子元件6. 面包板四、实验内容1. 反相比例运算电路(1) 设计电路：根据实验要求，搭建一个反相比例运算电路，其中输入电阻R1和反馈电阻Rf的比值决定了放大倍数A。

(2) 实验步骤：a. 连接电路，确保无误。

b. 输入一定频率和幅值的正弦信号，观察输出波形。

c. 改变输入信号幅度，记录输出波形。

d. 计算放大倍数，并与理论值进行比较。

2. 同相比例运算电路(1) 设计电路：搭建一个同相比例运算电路，其中输入电阻R1和反馈电阻Rf 的比值决定了放大倍数A。

(2) 实验步骤：a. 连接电路，确保无误。

b. 输入一定频率和幅值的正弦信号，观察输出波形。

c. 改变输入信号幅度，记录输出波形。

d. 计算放大倍数，并与理论值进行比较。

3. 加法运算电路(1) 设计电路：搭建一个加法运算电路，实现两个输入信号的求和。

(2) 实验步骤：a. 连接电路，确保无误。

b. 输入两个不同频率和幅值的正弦信号，观察输出波形。

c. 改变输入信号幅度，记录输出波形。

d. 验证输出波形为两个输入信号的相加。

4. 减法运算电路(1) 设计电路：搭建一个减法运算电路，实现两个输入信号的相减。

(2) 实验步骤：a. 连接电路，确保无误。

b. 输入两个不同频率和幅值的正弦信号，观察输出波形。

c. 改变输入信号幅度，记录输出波形。