运算放大器及其线性应用

实验四 集成运算放大器的线性应用（思考题解答）1. 理想集成运算放大器具有哪些特点？答:电压放大倍数A v →∞，输入电阻R i →∞，输出电阻R O →0，共模抑制比K CMRR →∞，带宽BW →∞，无零点漂移和温漂等。

2. 运放具有虚短、虚断的条件是什么？你能否根据运放输出电压的大小判断其是否存 在虚短、虚断？答: 运放具有虚短、虚断的条件是电路有深度负反馈，集成运放工作在线性放大区.如果集成运放输出电压的大小达到最大输出电压幅度V OM (如本实验中V CC 为12V ，则V OM 约为10.5V 。

)，则说明运放已工作在限幅区,此时虚短特点不再存在，而虚断成立。

3．实验内容1、2中，当V i = 2V 时，理论上分析反相端电位V –应为多大？答：实验内容1，电路如图：若V i = 2V ，则运放工作在限幅区， V o=-10V(为计算方便起见，假定V OM =10V)。

应用叠加原理可计算得：VV R R R V R R R V o f i ff 91.0)10(1001010210010100111=-⋅++⋅+=+++=-实验内容2，V i = 2V 时，V -的数值请自行分析。

4．图4—6（b ）电路，说明当输入信号频率远大于CR 21f f o ⋅π=时，电路为积分电路，输入信号频率远小于f o 时，则电路为一个反相输入比例放大器的理由。

答：如图电路：若输入信号V i 的频率CR f f f π210=>>时，则有fC R f π21>> ，f R 的影响可忽略，视为开路， 所以电路即为积分电路。

若C R f f f π210=<<时，则有fCR f π21<< ，C 的影响可忽略，视为开路，所以电路即为反响输入比例放大器。

5432TitleR fR R R LA+p =R f //R 11--++V o V i 100K10K321A+A +CCR fR =R Rp R //R fV oV oV i V i。

模拟电子线路实验实验三集成运算放大器的线性应用【实验名称】集成运算放大器的线性应用【实验目的】1.熟悉集成运算放大器的使用方法，进一步了解其主要特性参数意义；2.掌握由集成运算放大器构成的各种基本运算电路的调试和测试方法；3.了解运算放大器在实际应用时应考虑的一些问题。

【预习要点】1.复习课件中集成运放线性应用部分内容。

2.在由集成运放组成的各种运算电路中，为什么要进行调零？【实验仪器设备】【实验原理】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，运放工作在线性状态，其输出电压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端阻抗的连接方式，而与运算放大器本身无关。

改变反馈网络与输入端外接阻抗的形式和参数，即能对V i进行各种数字运算。

本实验采用的集成运放型号为HA17741，引脚排列如图3-1(a)所示。

它是八脚双列直插式组件，②脚和③脚为反相和同相输入端，⑥脚为输出端，⑦脚和④脚为正，负电源端，①脚和⑤脚为失调调零端，①⑤脚之间可接入一只几十K 的电位器并将滑动触头接到负电源端。

⑧脚为空脚。

（a ） （b ）图3-1为了补偿运放自身失调量的影响，提高运算精度，在运算前，应首先对运放进行调零，即保证输入为零时，输出也为零。

图3-1（b ）是调零电位器连接示意图，使用时必须正确使用引脚才能确保电路正常工作。

所谓调零并不是对独立运放进行调零，而是对运放的应用电路调零，即将运放应用电路输入端接地（使输入为零），调节调零电位器，使输出电压等于零。

如图3-2所示。

+-△+R 2v i2oR 1v i1+12V-12VR wR1542367+-△+R 2v i2oR 1v i1+12V-12VR wR1542367图3-2集成运算放大器按照输入方式可分为同相、反相、差动三种接法。

按照运算关系可分为比例、加法、减法、积分、微分等，利用输入方式与运算关系的组合，可接成各种运算电路。

电工电子实验报告实验46运算放大器的线性应用
实验目的：
1.了解运算放大器的基本原理和特性；
2.了解运算放大器在线性应用中的应用；
3.掌握运算放大器的性能参数的测试方法。

实验仪器和材料：
1.运算放大器集成电路；
2.函数发生器；
3.直流电源供电电路；
4.信号发生器；
5.锁相放大器；
6.示波器。

实验原理：
运算放大器是一种特殊的放大器，它的主要特点是输入电阻极大，输
出电阻极小，倍数稳定。

运算放大器一般由差动放大器、输入级、中间级、输出级和负反馈电路组成。

实验步骤：
1.将运算放大器集成电路插入插座中，接入电源电压；
2.使用函数发生器产生一个频率为1kHz的正弦信号，调整振幅为1V；
3.将信号源连接到运算放大器集成电路的非反相输入端，将运算放大器集成电路的输出端连接到示波器的通道1；
4.调整示波器的刻度，使正弦信号波形在示波器屏幕上显示完整；
5.调整函数发生器的频率，并观察示波器屏幕上信号波形的变化；
6.测量运算放大器的输入电阻、输出电阻。

实验结果：
通过实验可以观察到随着函数发生器频率的变化，示波器屏幕上信号波形的变化情况。

当频率较低时，波形显示完整；当频率逐渐增加时，波形开始变形，幅度逐渐减小。

实验总结：
通过本次实验，我们深入了解了运算放大器的基本原理和特性，学会了运算放大器在线性应用中的应用。

同时，我们还掌握了运算放大器的性能参数的测试方法，如输入电阻、输出电阻的测量方法。

运算放大器在电子电路中具有广泛的应用，对于电子工程专业的学生来说，掌握运算放大器的使用非常重要。

实验题目 集成运算放大器的线性应用（3学时）
一、实验目的：
1． 学会使用集成运算放大器，了解其型号、参数的意义。

2． 掌握比例、求和运算电路的设计方法。

3． 分析运算精度与电路参数的关系。

二、预备知识：
1． 复习信号运算电路工作原理，了解集成运算放大器µF741的管脚排列与功能。

2． 设计运算电路以实现下列运算关系：
321425i i i o U U U U -+=
i o U U 5-=
)(512i i o U U U -=
i o U U =
其中，)100~50(321===i i i U U U mV 。

3． 完成预习报告。

三、实验要求：
1． 组装电路。

2． 调整电路使其正常工作。

3． 按照设计方案，验证运算结果，并与理论值进行比较。

4． 完成实验报告，要求：
① 画出所设计的实验电路。

② 列表、整理实验数据。

③ 分析误差原因。

④ 回答思考题。

四、思考题：
1． 设计电路时，对集成运算放大器的两个输入端外接电阻有什么要求？
2． 做运算电路实验时，是否需要调零（即0=i U 时，0=o U ）？不调零对电路有什么影响？。

运算放大器基本原理及应用一． 原理(一） 运算放大器 1.原理运算放大器是目前应用最广泛的一种器件,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。

运算放大器一般由4个部分组成，偏置电路，输入级，中间级，输出级。

图1运算放大器的特性曲线 图2运算放大器输入输出端图示图1是运算放大器的特性曲线，一般用到的只是曲线中的线性部分。

如图2所示。

U -对应的端子为“-”，当输入U -单独加于该端子时，输出电压与输入电压U -反相，故称它为反相输入端。

U +对应的端子为“＋”，当输入U +单独由该端加入时，输出电压与U +同相，故称它为同相输入端。

输出：U 0= A(U +-U -) ； A 称为运算放大器的开环增益（开环电压放大倍数）。

在实际运用经常将运放理想化，这是由于一般说来，运放的输入电阻很大，开环增益也很大，输出电阻很小，可以将之视为理想化的，这样就能得到: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化参数。

2.理想运放在线性应用时的两个重要特性输出电压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”。

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。

3. 运算放大器的应用 (1)比例电路所谓的比例电路就是将输入信号按比例放大的电路，比例电路又分为反向比例电路、同相比例电路、差动比例电路。

(a) 反向比例电路反向比例电路如图3所示，输入信号加入反相输入端:图3反向比例电路电路图对于理想运放，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 ’＝R 1 // R F 。

实验九 集成运算放大器的线性运用一、实验目的1．通过实验，加深理解集成运放的基本运算方法； 2．掌握集成运放的使用方法。

二、预习要求：复习运放加减法运算，比例运算的有关内容。

三、仪器设备1.稳压电源2.示波器3.低频信号发生器4.晶体管毫伏表5.万用表6.模拟电路学习机 四、实验原理1．加法运算：即输出信号是若干个输入信号之和的运算，原理电路如图7—1，在反相端加入不同的信号电压V A ，V B ，V C ，则输出端将它们按一定比例组合起来。

4321R V R V R V R V O CB A -=++ 当R 1、R 2、R 3不相等，则构成比例加法器或称为加权加法器。

当R 1=R 2=R 3=R 4时，则V o=一(V A +V B +Vc) 。

图 7—1 反相加法器2．减法运算：即输出信号是两个输入信号之差的运算电路如图7—2，两输入端分别 接入V A ，V B ，则其输出是反相和同相放大的代数和。

RR V V V A B O 5)(-=图 7—2 减法器3．比例运算：比例运算是加法运算的一种特例，有四种常见的比例放大器电路，下面 仅以反相比例放大器为例，电路如图7—3，图中R 3=R 1//R 2 。

其输出Vi R R U o 12-=图 7—3 反相比例放大器五、实验内容及步骤根据实验原理图在做每组实验时，在学习机上插好元件，在接通运放电源后，将运放 电路调0，即使Vi=0时，Vo=0，电路所需电阻等元件可利用学习机上的电位器等。

1．加法运算：将学习机上1、2、3号直流信号源连接到运放“－”输入端，R 1～R 4=10K ，R 5=2K ，细 调直流信号源，使其输出为相同值或不同值，分别测出各个输入和输出，填入表7－1中， 注意三组输入相加最好小于10V ，可做四次 。

表 7—12．减法运算：R l ，R 2，R 4，R 5=10K ，将测量结果填入表7—2中。

表 7—23．比例运算：改变R 1，R 2，R 3的阻值，R 3可用面板上的电位器，保持R 3=R 1//R 2，分别测出Vi 和Vo 填入表7－３中。

实验集成运算放大器线性应用(1)实验集成运算放大器（OP AMP）是电路设计中常用的基本元件。

在线性应用中，OP AMP可以用来构建各种信号处理电路，如放大、滤波、比较等。

本文将探讨OP AMP在线性应用中的常见用法及其实验方法。

一、非反馈放大器非反馈放大器是OP AMP最基本的应用之一。

通过将反馈电阻接地，输入电压作为差分放大器的一个输入，输出电压在理想情况下是等于放大倍数（增益）乘以输入电压的，即Vo = Av × Vi，其中Av为增益，Vi为输入电压。

在实验中，可通过将输入信号加到放大器的非反相输入端，再通过示波器观察输出信号大小变化，确定增益大小。

二、反相放大器反相放大器是一种常用的放大电路，可将输入信号反相放大输出。

该电路将反馈电阻连接到反相输入端，输入信号作为非反相输入端。

输出信号的大小为输入信号大小的负值与反馈电阻值之比，即 Vo = -(Rf/Rin) × Vi，其中Rf为反馈电路的电阻，Rin为输入电路的电阻。

在实验中，可依据电路电压计算公式计算增益大小，再将输入信号加到非反相输入端，通过示波器观察输出信号的大小变化，验证理论计算结果。

三、比较器OP AMP还可用来构成比较器电路，将输入信号与参考电压进行比较，输出高低电平。

在一个比较器电路中，将参考电压作为差分放大器的一个输入端，而输入电压接另一个输入端。

在理想情况下，当输入电压高于参考电压时，输出电压会变为高电平；当输入电压低于参考电压时，输出电压变为低电平。

在实验中，可选择不同的参考电压观察输出电平变化，验证比较器的作用。

四、滤波器滤波器是一种将特定频率的信号通过而将其他频率的信号滤除的电路。

低通滤波器将低于某个截止频率的信号通过，而将高于该频率的信号滤除；而高通滤波器则将高于某个截止频率的信号通过，而将低于该频率的信号滤除。

在实验中，可通过将适当的电容和电阻接入OP AMP反馈环路中，构建低通或高通滤波器电路，并通过示波器观察输入信号的变化，验证滤波器的有效性。

实验三集成运算放大器线性应用的研究一、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、实验要求请同学们根据下列要求，在实验前完成预习任务和相关计算；在实验中完成相应参数的测量；实验结束后分析得出结论。

1. 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)尝试根据“虚短”和“虚断”分析实验电路输入和输出信号的函数关系：u o=f（u+ 、u-）。

2. 实验内容及数据测量：2.1 实验内容一利用下面给出的实验电路，分析输入和输出信号的函数关系：u o=f（u I）。

(1)电路中同相输入端通过电阻接地。

利用信号发生器在反相输入端输入3组不同幅值、频率的正弦或方波信号。

建议信号大小设置在50mV至1V之间，取值应覆盖各数量级。

(2)用示波器观察输出波形，并记录各组输出信号的峰值，以及相位情况，填于表1之中。

(3)使用示波器的储存功能保存各组输出的波形图片文件。

内容u I u o u I和u o的相位关系项目第一组第二组第三组表12.2 实验内容二利用下面给出的实验电路，分析输入和输出信号的函数关系：u o=f（u I）。

(1)电路中同相输入端通过电阻接地。

利用信号发生器在反相输入端输入3组不同幅值、频率的正弦或方波信号。

建议信号大小设置在50mV至5V之间，取值应覆盖各数量级。