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一、实验目的1. 了解集成运算放大器的基本特性和工作原理。
2. 掌握集成运算放大器的基本应用电路的设计与调试方法。
3. 熟悉集成运算放大器在实际电路中的应用，提高电子电路设计能力。
二、实验原理集成运算放大器（Op-Amp）是一种高增益、低输入阻抗、高输入电阻、低输出阻抗的直接耦合放大器。
它广泛应用于各种模拟信号处理和产生电路中。
本实验主要研究集成运算放大器的基本应用电路，包括反相比例放大电路、同相比例放大电路、加法运算电路、减法运算电路等。
三、实验仪器与设备1. 集成运算放大器：TL0822. 直流稳压电源：±15V3. 数字万用表4. 示波器5. 面包板6. 连接线7. 电阻、电容等元件四、实验内容1. 反相比例放大电路（1）电路连接：将集成运算放大器TL082的输入端分别连接到输入电阻R1和地，输出端连接到负载电阻R2，反馈电阻Rf与R1并联后连接到反相输入端。
（2）电路调试：将输入电压信号输入到电路中，使用示波器观察输出电压波形，调整R1和Rf的值，使输出电压与输入电压成反相关系。
（3）实验结果：当R1和Rf的值分别为1kΩ和10kΩ时，输出电压与输入电压成反相关系，放大倍数为-10。
2. 同相比例放大电路（1）电路连接：将集成运算放大器TL082的同相输入端连接到输入电阻R1，反相输入端连接到地，输出端连接到负载电阻R2，反馈电阻Rf与R1并联后连接到同相输入端。
（2）电路调试：将输入电压信号输入到电路中，使用示波器观察输出电压波形，调整R1和Rf的值，使输出电压与输入电压成正比关系。
（3）实验结果：当R1和Rf的值分别为1kΩ和10kΩ时，输出电压与输入电压成正比关系，放大倍数为10。
3. 加法运算电路（1）电路连接：将集成运算放大器TL082的反相输入端连接到地，同相输入端连接到两个输入电阻R1和R2，输出端连接到负载电阻R3，反馈电阻Rf与R1、R2并联后连接到同相输入端。
集成运算放大器的发展与应用1.引言集成运算放大器（Integrated Operational Amplifier，简称集成运放）是现代电子电路中的重要组成部分。
它的发展与应用经历了多个阶段，从早期的晶体管放大器到现代的高性能集成运放，其应用领域也在不断扩展。
本文将详细介绍集成运放的发展历程、应用领域、优势以及未来趋势。
2.集成运算放大器的发展2.1早期阶段在集成运放发展的早期阶段，人们主要使用晶体管搭建放大电路。
然而，这种方法的电路复杂，调试困难，且性能不稳定。
2.2晶体管放大器阶段随着晶体管技术的进步，人们开始将多个晶体管集成到一起，形成了晶体管放大器。
这种放大器具有更稳定的性能和更小的体积，但在使用上仍然存在一些不便。
2.3集成电路放大器阶段随着集成电路技术的发展，人们开始将多个晶体管和其他元件集成到一块芯片上，形成了集成电路放大器。
这种放大器具有更高的性能和更小的体积，同时降低了成本。
2.4现代集成放大器阶段随着电子技术的不断进步，现代集成放大器在性能、体积、成本等方面都得到了极大的提升。
同时，为了满足不同应用的需求，各种特殊类型的集成运放也应运而生。
3.集成运算放大器的应用领域3.1信号放大集成运放广泛应用于信号放大领域，用于提高信号的幅度和功率。
3.2模拟运算集成运放可以实现模拟运算，如加法、减法、乘法、除法等，广泛应用于模拟电路中。
3.3数字运算通过数字电路与集成运放的结合，可以实现数字信号的处理与运算。
3.4自动控制集成运放在自动控制系统中起到关键作用，用于实现各种控制算法。
3.5音频处理在音频处理领域，集成运放被广泛应用于音频放大和音效处理。
3.6其他领域除了上述应用领域外，集成运放还广泛应用于通信、测量、电力电子、医疗器械等多个领域。
4.集成运算放大器的优势4.1高增益集成运放具有较高的增益，能够实现对微弱信号的放大。
4.2低失真相比于分立元件搭建的放大电路，集成运放的失真更低。
成绩评定表课程设计任务书摘要本设计是根据要求进行的集成运算放大器的设计，用Protel软件设计实验电路，并绘制出PCB电路板，根据电路图对设计进行制作，最后进行调试测试。
通过对Protel软件的学习与应用，加深对相关原理的理解，并对protel软件有初步的认识和一定的操作能力，为后续相关课程和相关软件的学习与应用打下坚实的基础。
并根据通信电子线路所学的知识，掌握电路设计，熟悉电路的制作，运用所学理论和方法进行一次综合性设计训练，从而培养独立分析问题和解决问题的能力。
根据相关课题的具体要求，按照指导老师的指导，进行具体项目的设计，提高自己的动手能力和综合水平。
本设计采用LM324芯片，它是一个四运算放大器的基本电路，在四运算放大器电路中起到了至关重要的作用。
通过LM324芯片与其他相关电子元件的组合，画出调制与解调电路图，并完成PCB电路的绘制，完成课题的设计，可以算是对自我综合能力的一次有益尝试。
关键字：Protel、PCB、LM324、四运算放大器目录1 Protel的简要介绍 (5)1.1 Protel的发展历史 (5)1.2 Protel99SE简介 (5)2 设计任务及要求 (6)2.1设计任务 (6)2.2设计要求 (6)3 电路原理介绍 (7)3.1 反向运算放大器 (7)3.2 反向加法器 (7)3.3 差动运算放大器 (7)3.4积分器电路 (8)4 原理图设计 (10)4.1电路元件明细表 (10)4.2 绘制原理图 (10)4.3 元件生成清单 (12)5 印刷版图的绘制 (12)5.1 准备电路原理图和网络表 (12)5.2 创建PCB文件以及网络表的装入 (15)5.3 元件的布局以及印刷板的布线 (15)6收获和体会 (16)7 主要参考文献 (17)1 Protel的简要介绍1.1 Protel的发展历程初期Protel Windows版本：八十年代末期推出了Windows版本下的Protel For Windows 1.0、Protel For Windows1.5等版本。
中期 Protel Windows版本：开发了与Windows95对应的3.X版本。
近期版本：98年推出的Proel98，开始基本满足了大多数使用者的需求，特别是出色的自动布线功能得到了用户的支持。
99年推出的Proel99及后来的Proel99SE让Protel用户耳目一新，因为在其中新增了很多全新的功能。
2002年下半年推出了最新版本Protel DXP，该版本耗时2年多，无论在功能、规模上都比Protel99SE,有极大的飞跃，主要在仿真与布线方面有了较大的提高。
2004年最新产品Protel 2004.1.2 Protel99SE简介Protel99se软件中提供了SIM99se数模混合仿真器集成软件可以对许多电子线路进行模拟设计，模拟运行，反复修改。
提供了接近6000各仿真元件和大量的数学模型期间，可以对电工电路，低频电子线路、高频电子线路和脉冲数字电路在一定范围内进行仿真分析。
仿真结果以多种图形方式输出，直观明了，可以单图精细分析，也可以多图综合比较分析、并可通过不同的角度进行分析，以获得对电路设计的准确判断。
Protel99se仿真方面其具有的特点有：1 强大的分析功能用户可以根据Protel99SE电路仿真器所提供的功能，分析设计电路的各方面性能，如电路的交直流特性、温度漂移、噪声、失真、容差、最坏情况等特性。
2 丰富的信号源其中包括基本信号源：直流源、正弦源、脉冲源、指数源、单频调频源、分段线性源，同时还提供了齐全的线性和非线性受控源。
3 友好的操作界面(1)无需手工编写电路网表文件。
系统将根据所画电路原理图自动生成网表文件并进行仿真。
(2)通过对话框完成电路分析各参数设置。
(3)方便地观察波形信号。
可同时显示多个波形，也可单独显示某个波形；可对波形进行多次局部放大，也可将两个波形放置于同一单元格内进行显示并分析比较两者的差别。
(4)强大的波形信号后处理，可利用各种数学函数对波形进行各种分析运算并创建一个新的波形。
(5)方便地测量输出波形。
Protel99SE提供了两个测量光标，打开它们可测量波形数据。
2 设计任务及要求2.1 设计任务1 绘制具有一定规模、一定复杂程度的电路原理图。
2 绘制相应电路原理图的双面印刷版图。
3 对电路原理图进行仿真，给出仿真结果，并说明是否达到设计意图。
2.2 设计要求1电路图的规模要比较大、电路比较复杂。
2制图要美观、可读性要好。
3 电路选择不可过分简单，元件种类（包括电源和信号源）不能少于5种而且元件个数不能少于20个。
3 电路原理介绍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。
3.1反相比例运算放大器反相比例运算放大器电路是集成运放的一种最基本的接法，如图2.6.1所示。
电路的输出电压o u 与输入电压i u 的关系式为：f oi 1R u u R =-。
oU i图1 反相比例运放电路3.2反相加法器如果在运算放大器的反相端同时加入几个信号，接成图2.6.2的形式，就构成了能对同时加入的几个信号电压进行代数相加的运算反相加法器电路。
电路的输出电压o u 与输入电压i u 的关系式为：f f oi1i212R R u (u u )R R =-+。
oU U图2 反相加法器电路3.3差动运算放大电路差动输入运算放大器电路如图2.6.3所示。
根据电路分析，该电路的输出电压o u 与输入电压i u 的关系式为：f oi2i11R u (u -u )R =。
该关系式说明了两个输入端的信号具有相减的关系，所以这种电路又称为减法器。
同时，电路中同相输入电路参数与反相输入电路参数应保持对称，即同相输入端的分压电路也应该由电阻f R 和1R 来构成，其中3f R R =，21R R =。
oU U图3 差动运算放大电路3.4积分器电路由运算放大器构成的基本积分电路如图2.6.4所示，它的基本运算关系是：o i 11u u dt R C =-⎰ 当i u 为恒定直流电压时，即i i u U =，o i 11u U tR C=-，这时输出电压是随时间作直线变化的电压，其上升（或下降）斜率是i 1U R C，改变i U 、1R 或C 三个量中的任一个量都可以改变输出电压上升（或下降）的斜率。
积分器的反馈元件是电容器。
无信号输入时，电路处于开环状态。
所以运算放大器微小的失调参数就会使得运算放大器的输出逐渐偏向正（或负）饱和状态，使得电路无法正常工作。
为了减小这种积分漂移现象，实际使用时应尽量选择失调参数小的运算放大器，并在积分电容两端并联一只高阻值电阻f R 以稳定直流工作点，构成电压反馈，限制整个积分器电路放大倍数。
但f R 不能太小，否则将影响电路积分线性关系。
u oR 1R f R u i220k Ω10k Ω100k Ω0.1uF C图4 积分器电路主要器件介绍：四运算放大器LM324内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的运算放大器，适合于电源电压范围很宽的单电源使用, 也适用于双电源工作模式，在推荐的工作条件下，电源电流与电源电压无关。
它的使用范围包括传感放大器、直流增益模块和其他所有可用单电源供电的使用运算放大器的场合。
LM324的封装形式为塑封14引线双列直插式。
特点★内部频率补偿★ 直流电压增益高(约100dB) ★ 单位增益频带宽(约1MHz) ★ 电源电压范围宽：单电源(3—32V)； 双电源(±1.5—±16V) ★ 低功耗电流，适合于电池供电 ★ 低输入偏流★ 低输入失调电压和失调电流 ★ 共模输入电压范围宽，包括接地★ 差模输入电压范围宽，等于电源电压范围 ★ 输出电压摆幅大(0至VCC-1.5V)管脚排列图图54原理图设计4.1电路元件明细表画如图6所示的电路，图中电路元件说明如表1所示。
Designator Footprint Lib RefR1～R11 AXIAL0.3 RES2R12 VR5 POT2C1、C2 RAD0.1 CAPJ1、J2 SIP-2 CON2J3 SIP-3 CON3U1 DIP-14 LF324A表1 电路元件明细4.2 绘制原理图使用Protel 99se绘制原理图如图6，图7 集成运放电路图6图7进行ERC检查，如图8。
图84.3 元件生成清单图9 生成元器件清单列表5 印刷版图的绘制5.1 准备电路原理图和网络表原理图准备好后，使用菜单命令【Design】/【Create Netlist...】，建网络表。
网络表是原理图和印刷电路板之间的一座桥梁，网络表提供了电路的元件清单以及元件之间的互联关系。
执行上述命令后，跳出Netlist Creation的对话框，点击OK即可生成与原理图同名的网络表文件，即集成运算放大器.Net如下：图5.1 生成网络表5.2 创建PCB文件以及网络表的装入进入设计文件夹，双击图标Documents，利用主菜单【File】/【New】后出现一个对话框，选择Wizards目录下的Printed Circuit Board Wizard，我们就可以建立一个标准的PCB版图了。
在PCB界面中，利用【Design】/【Netlist...】命令，将网络表载入，得到如下结果（如图5.1所示）：图5.2 载入网络表网络表通过之后，我们就开始对元件进行布局了。
5.3 元件的布局以及印刷板的布线手工调整布局完成后，我们执行【Auto Route】/【All】，就可以进行自动布线了。
自动布线完成之后，自己要对部分导线进行修改，直到满意为止。
我们还可以进行补泪滴的工作。
泪滴的主要作用就是提高PCB的抗拉伸强度，没有这个过渡的PCB在受到外力都压缩或者拉伸后，铜箔和焊盘之间很容易断裂，那么电路板就不结实。
补泪滴之后的印刷板如图5.3所示。
图5.3 集成运算放大器刷板6 收获和体会我通过为期两天的实训练习，粗略地了解和掌握了绘制、编辑电路原理图和PCB的方法和技巧，并能尝试处理一些基本问题。
首先，原理图的绘制是非常重要的，它的每一步都会关系到后面的PCB制版的正确，还涉及到元件的整体布局，过程中还要考虑自己制作的元件的应用问题。
其次，到了最为重要的PCB 制版这一步骤，其中最为重要的就是网络表的生成，不仅要认真检查元件标识，还有元件的位置等问题，最后布线是最后一项工作，但是在布线的过程中，需要的不只是自动或手动布线，还要有最后的检验，及时修改错误。
