集成运算放大器的线性应用(一)

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。

集成运算放大器的线性应用

一、实验目的

（1）加深对集成运算放大器的基本应用和性能参数的理解。

（2）了解集成运算放大器的特点，掌握集成运算放大器的正确使用方法和基本应用电路。

（3）掌握由集成运算放大器组成的比例、加法、减法、积分和微分等基本运算电路的功能。

（4）进一步熟悉仿真软件的使用。

二、实验原理

1.反相加法电路

电路如图。对于理想运算放大器，该电路的输出电压与输入电压之间的关系为

22110ififVRRVRRV

平衡电阻3R： fRRRR////213

当fRRR21时 21iioVVV

2.减法电路

减法电路实际上是反相放大电路和同相放大电路的组合，电路如图。对于理想运算放大器，该电路的输出电压与输入电压之间的关系为

112323101ififVRRVRRRRRV

当21RR，fRR3时 121iifoVVRRV

3.反相积分电路

电路如图。对于理想运算放大器，该电路的输出电压与输入电压之间的关系为

0110CiVdtVCRV

式中，0CV时是t=0时刻电容C两端的电压值，即初始值。

如果iV是幅值为E的阶跃电压，并设0CV=0，则输出电压oV和时间成正比，即 tCREEdtCRVt10101

显然CR1的数值越大，达到给定的oV值所需的时间就越长。积分输出电压所能达到的最大值受集成运算放大器最大输出范围的限制。

三、实验内容及步骤

（一）仿真分析

1.反相加法电路

在Multisim 13电路窗口创建如图电路。输入端加入幅度为100mV、频率为1kHz的正弦信号1iv和幅度为50mV、频率为1kHz的正弦信号2iv。单击仿真开关，进行仿真分析，此时电路在示波器XSC1显示的输入、输出波形。

2.减法电路

在Multisim 13电路窗口创建如图电路。输入端加入幅度为100mV、频率为1kHz的正弦信号1iv和幅度为250mV、频率为1kHz的正弦信号2iv。单击仿真开关，进行仿真分析，此时电路在示波器XSC1显示的输入、输出波形。

实验二 集成运算放大器的基本应用(I)

─ 模拟运算电路 ─

一 实验目的

1. 研究由集成运算放大器组成的比例、加法、减法和积分等基本运算电路的功能。

2. 了解μA741的使用方法。

3. 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。

集成运算放大器配接不同的外围元件可以方便灵活地实现各种不同的运算电路（线性放大和非线性电路）。用运算放大器组成的运算电路（也叫运算器），可以实现输入信号和输出信号之间的数学运算和函数关系，是运算放大器的基本用途之一，这些运算器包括比例器、加法器、减法器、对数运算器、积分器、微分器、模拟乘法器等各种模拟运算功能电路。

(1) 反相比例运算电路

电路如图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

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R2＝R1 // RF。 iU10i1FOURRU

图1 反相比例运算电路

(2) 同相比例运算电路

图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

iU11i1FO)URR(1U R2＝R1 // RF

图2 同相比例运算电路

三 实验设备与器件

1.±12V直流电源 2. 函数信号发生器

3.交流毫伏表 4. 数字式万用表

5.双通道数字示波器 6.集成运算放大器μA741×1

7.9.1KΩ、10 KΩ、100 KΩ电阻各1个，导线若干

8.THM-3A型模拟电路实验箱。 2

3 6 7

4 1 5

2

3 1 5

4 6 7 四 实验内容

第１７卷第１期　２００ｒ７年１月　安徽冶金科技职业学院学报　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ａｎｈｕｉ　Ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ　Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｖ０１．１７．Ｎｏ．１　Ｊａｎ．２００ｒ７　

“集成运算放大器非线性应用＂教学研讨　

于金梅　（安徽马钢技师学院安徽马鞍山２４３０ｏ０）　

摘　要：通过重点讲解“基本过零电压比较嚣”，使学生正确理解集成运放非线性特性进而掌握各类电压比较器电路。　关键词：集成运算放大器；非线性应用；电压比较器；传输特性；教学研讨　中图分类号：ＴＮ７２２．７　７：Ｇ７１８．１文献标识码：　文章编号：１６７２—９９９４（２００７）０１—００５７—０４　

“集成运算放大器的非线性应用”在《电子技术　

基础》课程的教学中是一个难点，由于它分析电路　的方法不同于“集成运放的线性应用”，所以学生对　

输出电压及输出电压的翻转不能正确理解。为此，　我经过探索实践，从基本电路人手，抓住集成运放　的非线性特性，采取一边分析一边作传输特性的方　

法，引导学生较容易地掌握了这部分内容。　

１重点讲解“基本过零电压比较器”　

在教材中，关于“集成运算放大器的非线性应　

用”书中讲了“基本过零电压比较器”、“带输出限幅　的过零电压比较器”、“同相输入式过零电压比较　

器”、“基本单门限电压比较器”、“带限幅电路的单　门限电压比较器”以及应用。在讲课中，我把“基本　

过零电压比较器”作为重点讲解。首先，通过基本　

电路如图ｌ—ａ所示，使学生看到电路处于开环状　态，这是集成运放工作在非线性状态的标志。接着　

探索由于集成运放的开环电压放大倍数趋于无穷　

大，所以只要两个输入端之间存在微小的电压差　

值，就足以使输出电压饱和，其正向饱和值　接　

近正电源电压值，负向饱和值　接近负电源电压　

值，即：　

当Ｕ＋＞Ｕ一时，　＝　（正向饱和值）　Ｅ　

（正电源电压值）　

当Ｕ＋＜Ｕ一时，　＝　（负向饱和值）　Ｅ一