实验三 运放线性应用

运算放大器的线性应用实验目的1.掌握检查运算放大器好坏的方法。

2.掌握运算放大器组成比例，求和运算，积分运算电路的工作原理以及运算功能。

3.掌握以上各种应用电路的组成及其测试方法。

实验仪器1.双踪示波器X12.函数发生器X13.数字万用表X14.直流稳压电源X15.运算放大器X1；面包板X1；电阻若干；导线若干实验原理1.运算放大器是一种包含许多晶体管的集成电路，其作用是把输入电压放大一定倍数后在输送出去，其输出电压与输入电压的比值称为电压的放大倍数。

2.在集成运放应用的电路中，运放的工作范围有两种：工作在线性区（指输入电压U0与输出电压Ud成正比时的输入电压范围）或工作在非线性区。

3.集成运放工作在线性区有两个特点：虚短：集成运放两个输入端之间的电压接近于零。

虚断：流入集成运放两个输入端的电流可视为零。

4. UM741的引脚图：实验内容：基本操作：将电源1，电源2分别调为12V，将电源1的黑色夹子接在放大器的引脚4（正电源端），将电源2的黑色夹子接在放大器的引脚11（负电源端），接着电源1,2的红色夹子接在一起(接地端)，使电源输出±12V。

(1).运算放大器的好坏检测实验电路图：实验步骤：1.调节信号发生器，并将红色夹子接在放大器的引脚3（同相输入端），使其输入1kHz，1V峰峰值的正弦波信号Ui，黑色夹子接地。

2.将引脚2用导线接在引脚14（输出端口4），并将示波器的红色夹子接在引脚14上，黑色夹子接地。

3.观察示波器上显示的输出电压U0；比较Ui与U0的大小。

实验结果：(2)反相比例运算放大器实验电路图：实验步骤：1.如图连接电路，在反相输入端接入直流电压Ui。

2.根据下表内容进行测量，并完成表格，绘制传输特性。

实验结果：(3)积分电路实验电路图：操作步骤：1.如上图所示连接电路，并输入峰峰值为2V，f=1kHz的正弦信号。

2.观察并记录示波器上Ui，U0的波形，绘制波形。

实验结果：(4)积分电路操作步骤：1.如图连接电路，并输入峰峰值为2V ，f=1kHz的方波信号。

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。

运放的实验报告运放的实验报告引言：运放（Operational Amplifier，简称Op-Amp）是一种非常重要的电子元件，广泛应用于各种电路中。

本次实验旨在通过实际操作，深入了解运放的基本原理、特性以及应用。

实验一：运放的基本原理在本实验中，我们使用了一款常见的运放芯片LM741。

该芯片具有8个引脚，分别是正电源（Vcc+）、负电源（Vcc-）、非反馈输入端（-IN）、反馈输入端（+IN）、输出端（OUT）、空载补偿电容（NC1）、空载补偿电容（NC2）和空载补偿电阻（NC3）。

我们首先将运放芯片与其他电路元件连接，然后将信号输入到运放的非反馈输入端，观察输出端的电压变化。

实验二：运放的特性在这个实验中，我们研究了运放的特性，包括增益、输入电阻和输出电阻。

我们通过改变输入信号的幅度和频率，观察输出信号的变化，并记录下相应的数据。

实验结果表明，运放具有很高的增益，能够放大输入信号，同时具有很高的输入电阻和很低的输出电阻，能够有效地与其他电路元件进行连接。

实验三：运放的应用在这个实验中，我们探索了运放在不同电路中的应用。

首先，我们使用运放实现了一个简单的反相放大电路，将输入信号进行反相放大。

然后，我们使用运放实现了一个非反相放大电路，将输入信号进行非反相放大。

此外，我们还使用运放实现了一个比较器电路，通过比较输入信号与参考电压的大小，输出高电平或低电平。

这些实验结果表明，运放在电子电路中具有非常广泛的应用，能够满足不同的设计需求。

实验四：运放的限制在这个实验中，我们研究了运放的一些限制。

首先，我们发现运放具有一定的输入偏置电流和输入偏置电压，这会对输出信号产生一定的影响。

其次，我们发现运放在输出端具有一定的饱和电压，当输出信号超过这个饱和电压时，运放无法继续放大信号。

此外，运放还具有一定的带宽限制，当输入信号的频率超过运放的带宽时，输出信号将出现失真。

这些限制需要在实际设计中予以考虑，以确保电路的正常工作。

运放的线性应用实验原理概述本文档介绍了运放（Operational Amplifier，简称OP-AMP）的线性应用实验原理。

运放是一种非常常见的电子元件，常用于模拟电路和信号处理电路中。

本文将从基本概念入手，介绍运放的工作原理，并以实验为例，阐述运放的线性应用原理。

运放基本概念运放是一种差分放大器，具有高增益和高输入阻抗的特点。

它由多个晶体管和电阻元件构成，通常具有两个输入端（非反相输入端和反相输入端）、一个输出端以及两个电源端（正电源和负电源）。

运放的基本原理运放的工作原理基于反馈机制。

当运放输入端的差异电压趋近于0时，运放将输出一个电压，使得反馈电路输出的电压与输入信号相等。

运放具有以下几个基本参数：1.增益（Gain）：运放的输入信号与输出信号之间的比值。

增益可以是负值、正值、大于1或小于1的小数。

2.输入电阻（Input Impedance）：运放输入端对外电路的阻抗。

3.输出电阻（Output Impedance）：运放输出端对外电路的阻抗。

4.带宽（Bandwidth）：运放能处理的信号频率范围。

5.共模抑制比（Common-Mode Rejection Ratio，CMRR）：运放抑制共模信号的能力。

运放的线性应用运放具有很多线性应用，如放大器、滤波器、积分器、微分器等。

下面以放大器为例，介绍运放的线性应用原理。

放大器的基本原理放大器是运放最常见的应用之一。

它根据输入信号的大小，将其放大到一个更大的幅度，以便对信号进行进一步处理或放大。

放大器可以分为单端输入放大器和差分输入放大器。

单端输入放大器使用单个输入端，而差分输入放大器使用两个输入端。

单端放大器电路单端放大器通常由运放、若干个电阻和一个输入信号源组成。

输入信号通过电阻接入运放的非反相输入端，并通过运放的反相输入端与输出串联的电阻相连。

以下是一个常见的单端放大器电路示意图：•运放电源连接方式•输入端的电阻连接方式•输出端的电阻连接方式1. 运放电源连接方式：- 正电源连接到运放的正电源端- 负电源连接到运放的负电源端- 电源连接方式要根据实际电路要求确定2. 输入端的电阻连接方式：- 输入信号源接入非反相输入端的电阻- 与输入信号相位相同的电阻接入反相输入端3. 输出端的电阻连接方式：- 输出端接一个负载，如电阻或电容- 电阻值根据实际电路要求确定差分放大器电路差分放大器是一种常见的放大器电路，可以将两个输入信号进行放大。

东南大学电工电子实验中心实验报告课程名称：电路与电子线路实验II第 3 次实验实验名称：运算放大器的基本应用院（系）：吴院专业：信息姓名：学号：实验室: 金智楼502 实验组别： 6同组人员：实验时间：2013年04月27 日评定成绩：审阅教师：实验一运算放大器的基本应用一、实验目的：1、熟练掌握反相比例、同相比例、加法、减法、积分、微分等电路的设计方法；2、熟练掌握运算放大电路的故障检查和排除方法，以及增益、幅频特性、传输特性曲线、带宽的测量方法；3、了解运算放大器的主要直流参数（输入失调电压、输入偏置电流、输入失调电流、温度漂移、共模抑制比，开环差模电压增益、差模输入电阻、输出电阻等）、交流参数（增益带宽积、转换速率等）和极限参数（最大差模输入电压、最大共模输入电压、最大输出电流、最大电源电压等）的基本概念；4、了解运放调零和相位补偿的基本概念；5、掌握利用运算放大器设计各种运算功能电路的方法及实验测量技能。

二、预习思考：1、查阅741运放的数据手册，自拟表格记录相关的直流参数、交流参数和极限参数，解释参数含义。

2、设计一个反相比例放大器，要求：|A V|=10，Ri>10KΩ，将设计过程记录在预习报告上；（1）仿真原理图（2）参数选择计算反馈电阻RF：一般为几十千欧至几百千欧，太大容易产生较大的噪声及漂移，故取100K，即为上图中R7。

输入电阻Ri：应远大于信号源vi的内阻，考虑|A V|=10=RF/Ri，那么取值为10K，即为上图中R8。

平衡电阻Rp：Rp=R1//RF ，即为上图中的R9与R10。

输出电阻Ro：Ro约为0。

（3）仿真结果取Vi为0.5V，1K的方波，利用示波器测出输入电压Vi与输出电压V o得到下图所示结果：可以看出示波器测得的结果为，A口输入的信号为输出端信号电压为9.938V，而B口输入的为输入端信号为1.000V，所以电压增益为|Av|=9.938近似等于10，同时，从图线可以看出红色方波与黄色方波相位相差180°，即为反向。

实验三集成运算放大器的基本运用班级:_计算机科学与技术五班姓名：学号: 520 日期：（2） 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。

基本运算电路1） 反相比例运算电路电路如图5-1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1o F R U U i R =-为了减少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21//F R R R =图5-1 反相比例运算电路 图5-2 反相加法运算电路2）反相加法电路电路如图5—2所示，输出电压与输入电压之间的关系为01212()F F i i R R U U U RR=-+312////FR RR R =3)同相比例运算电路图5-3（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1(1)Fi R U U R=+ 21//FRR R =当1R →∞时，U U i =0，即得到如图5—3（b ）所示的电压跟随器。

图中21R R =用以减小漂移和起保护作用.一般F R 取10K Ω，F R 太小起不到保护作用，太大则影响跟随性.(a ）同比例运算电路 （b ）电压跟随器图5—3 同相比例运算电路4)差动放大电路（减法器)对于图5-4所示的减法运算电路，当12R R =，3F R R =时，有如下关系)(1210U U RR U i i F -=图5-4 减法运算电路 5—5 积分运算电路tt2、同相比例运算电路1）按图5—3(a)连接实验电路。

实验步骤同内容1，将结果记入表5-2。

2）将图5—3（a ）中的1R 断开，得图5-3（b)电路重复内容1）。

表5-2 i U =0.5V f=100Hz1U （V ） 0U （V ）i U 波形0U 波形v Att实测值计算值3、反相加法运算电路1)按图5-2连接实验电路。