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实验项目 实验二集成运放基本运算电路
实验时间 月日 星期，节 实验台号
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一、实验目的
1.掌握用集成运算放大电路组成比例、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. DDS 函数信号发生器 TFG2150V
2. 交流毫伏表 GVT—427B
3. 示波器 DS1052E
4. 数字万用表
5. 多功能模拟/数字电路学习机 TPE-AD2
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。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。在大多数情况下，将运放视为理想运放。满足下列条件的运算放大器称为理想运放。
开环电压增益Aud=∞ ， 输入阻抗Ri=∞ ，输出阻抗Ro=0，带宽 fBW=∞， 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UO与输入电压之间满足关系式UO＝Aud（U+－U－）
由于Aud=∞，而UO为有限值，因此，U+－U－≈0。即U+≈U－，称为“虚短”。
2.由于Ri=∞，故流进运放两个输入端的电流可视为零，即IIB＝0，称为“虚断”。这说明运放对其前级吸取电流极小。
1. 反相比例放大电路
电路如图2-1所示, 电路为电压并联负反馈，由“虚短”“虚断”有,
图2-1 反相比例放大电路 110,iAiABiUUUUUVIRR11,fifiOAffiRUIIUUIRURR2
2. 同相比例放大电路
电路如图2-2所示, 电路为电压串联负反馈，由“虚断”“虚短”有
图2-2 同相比例放大电路
3. 电压跟随电路
电路如图2-3所示, 电路为电压串联负反馈，根据“虚短”有
图2-3 电压跟随电路
4．反相求和放大电路
实验电路如图2-4所示, 电路为电压并联负反馈，分析方法与图2-2一样：
关于运放的几个电路
1．简单的基准电压源电路（同相）
23TitleSizeA4Date:File:321411U1AR12KR25.1KR35.1KD16V+15VVout
2．简单的基准电压源电路（反相） 32321411U1AR45 - 8KR210KR33KR1510D1ZENER1Vout-15V
3．恒流源电路
3TitleNumberSizeA4Date:19-Aug-2010SheetFile:E:\周江\2010-2011上\电子线路设计基础08\MyDesigDraw321411U1AR2?R13003V23TitleNumberSizeA4Date:19-Aug-2010File:E:\周江\2010-20321411U1AR4（RL）?R2510 - 1KR330R13KD16V+30VQ1
32321411U1ARL30R21KR12KD16V+15VQ1R?POT2
4．振荡器电路
23TitleNumbeSizeA4Date:19-Aug-File:E:\周江\2321411U1AR5R3R2R6R4R1RSC1Vout
32321411U1AR2R1R3C1VoutD2D1RS2RS1 5．电压-频率变换电路（VFC）
23321411U1AR4R2R5C1OUTR3R1Vi
模拟电子技术实验
129 实验2.3 集成运放的基本运算电路
一、实验目的
1、进一步熟悉THM-4模拟电路实验箱面板布局。
2、深入理解集成运放工作于线性区的条件与特点。
3、掌握用集成运算放大器组成电压跟随器、比例、求和电路的特点及性能。
4、学会上述电路的测试和分析方法。
二、实验原理
由于集成电路运放通常都具有极高的差模电压增益，欲使其稳定工作于线性状态下，必须加入深度负反馈，否则它必将工作于非线性状态。
图2.3.1(a)所示是在集成运放中引入了电压负反馈的电路，（b）则是其理想化后的闭环电压传输特性。由此可见，假设Af=2，输入电压Ui不超出-5V—+5V的范围,则运放将稳定工作于线性区A0B内,当Ui超出线性范围时，集成运放将进入
饱和状态，输出保持为最大值不变（其大小决定于电源电压）。对于这一点，有时容易忽视甚至误解，以为在集成运放中加入负反馈后，其输出就会随输入而无限△Ui
图2.3.1 (b) 闭环电压传输特性 10
-10 -5 5
B A
0 Uo(V)
Ui(V)
(a) 引入电压负反馈集成运放电路 R1
R i1
Ui Uo if Rf
R=R1//Rf I-
I+ U- U+ 模拟电子技术实验
130 增加，这是必须加以注意的。
对于理想化了的运放，当它工作于线性状态下时具有两个十分突出的特点。其一是“虚断”，即I+=I-=0；其二是“虚短”，即U+=U-（在反相输入同相接地电路中因U+=0，故“虚短”又可引伸为“虚地”）。不管电路结构形式如何复杂，均可根据这两个特点推导出输出与输入之间的函数关系。例如在图2.3.1（a）中，由于I+=I-（I-=0），U-=0（虚地），故有
这就是反相放大器的闭环电压传输特性。其中
称为闭环电压放大倍数。
实际运行与理想运放之间总存在一定的差异，故在实际使用中常采用一些措施以减小它的误差，提高其运算精度。经常采用的一个措施是加入平衡电阻R，以保证实际运放的反相与同相输入端对地的等效电阻相等，从而使其处于对称与平衡工作状态，减小由输入偏置电流引入的误差。其次是防自激，运放在使用中有时会产生自激，此时即使Ui=0，也会产生一定的交流输出、使运放无法正常工作。消余自激的办法是在电源端加接去耦电容或增设电源滤波电路，同时应尽可能减小线路、元件间的分布电容，对于具有补偿引脚的集成运放器件，还可接入适当的补偿电容。
第7章 集成运算放大器的基本应用
7.1 集成运算放大器的线性应用
7.1.1 比例运算电路
7.1.2 加法运算电路
7.1.3 减法运算电路
7.1.4 积分运算电路
7.1.5 微分运算电路
7.1.6 电压—电流转换电路
7.1.7 电流—电压转换电路
7.1.8 有源滤波器
*7.1.9 精密整流电路
7.2 集成运放的非线性应用
7.2.1 单门限电压比较器
7.2.2 滞回电压比较器
7.3 集成运放的使用常识
7.3.1 合理选用集成运放型号
7.3.2 集成运放的引脚功能
7.3.3 消振和调零
7.3.4 保护
本章重点:
1. 集成运算放大器的线性应用：比例运算电路、加减法运算电路、积分微分运算电路、一阶有源滤波器、二阶有源滤波器
2. 集成运算放大器的非线性应用：单门限电压比较器、滞回比较器
本章难点:
1. 虚断和虚短概念的灵活应用
2. 集成运算放大器的非线性应用
3. 集成运算放大器的组成与调试
集成运算放大器(简称集成运放)在科技领域得到广泛的应用，形成了各种各样的应用电路。从其功能上来分，可分为信号运算电路、信号处理电路和信号产生电路。从本章开始和以后的相关章节分别介绍它们的应用。
7.1 集成运算放大器的线性应用 集成运算放大器的线性应用
7.1.1 比例运算电路
1. 同相比例运算电路
(点击查看大图)
反馈方式：电压串联负反馈
因为有负反馈，利用虚短和虚断
虚短: u-= u+= ui 虚断: i+=ii-=0 ， i1=if
电压放大倍数:
平衡电阻R=Rf//R1
2. 反相比例运算
(点击查看大图)
反馈方式：电压并联负反馈
因为有负反馈，利用虚短和虚断
i-=i+= 0（虚断）
u+ =0，u－=u+=0（虚地）
i1=if
电压放大倍数:
例题： R1=10k , Rf=20k , ui =-1V。求:uo 、Ri。说明R0的作用， R0应为多大？
