集成运算放大器基本运算电路实验

集成运算放大器基本应用

（模拟运算电路）实训指导

（特别提醒：实验电路图中可能存在有的元器件数值与实验电路板中的不相同，实验时应以实验电路板中的为准。另外，由于元器件老化、湿度变化、温度变化等诸多因素的影响所致，实验电路板中所标的元器件数值也可能与元器件的实际数值不一致。有的元器件虽然已经坏了，但仅凭肉眼看不出来。因此，在每次实验前，应该先对元器件（尤其是电阻、电容、三极管）进行单个元件的测量（注意避免与其它元器件或人体串联或并联在一块测量）。并记下元器件的实际数值。否则，实验测得的数值与计算出的数值可能无法进行科学分析。）

一．实验目的

1．研究由集成运放组成的比例、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。

基本运算电路。

1)反相比例运算电路

电路如图8—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

iFOURRU1

为了减小输入级偏置电流引起的运算误差，在同相端应接入平衡电阻R2=R1||RF。

∞++-+12V-12VUiUOR1 10KR29.1KRW100KRF 100K∞++-+12V-12VUORW100KRF 100KR2 10KR1 10KR26.2KUi1Ui2

图8—1 图8—2

2)反相加法电路

电路如图8—2，输出电压与输入电压之间的关系为

)(2211iFiFOURRURRU

R3= R1‖R2‖RF

3)同相比例运算电路

图8—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为

第3章 低频电子线路实验

113 实验3.8 集成运算放大器基本运算电路

一、实验目的

（1）掌握由集成运算放大器组成的比例、加法、减法和积分等模拟运算电路功能。

（2）熟悉运算放大器在模拟运算中的应用。

二、实验设备及材料

函数信号发生器、双踪示波器、交流毫伏表、数字万用表、直流稳压电源、实验电路板。

三、实验原理

集成运算放大器在线性应用方面，可组成比例、加法、减法、积分、微分、对数、指数等模拟运算电路。

1、反相比例运算电路

反相比例运算电路如图3.8.1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：

i1fo URRU-= （3-8-1）

为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´=R1||Rf。实验中采用10

kΩ和100 kΩ两个电阻并联。

2、同相比例运算电路

图3.8.2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

i1fo)1(URRU+= （3-8-2）

当R1→∞时，Uo=Ui，即为电压跟随器。

3、反相加法电路

反相加法电路电路如图3.8.3所示，输出电压与输入电压之间的关系为

)+(=B2fA1foURRURRU - （3-8-3）

R´ = R1 || R2 || Rf

4、同相加法电路

同相加法电路电路如图3.8.4所示，输出电压与输入电压之间的关系为：

)+++(+=B211A2123f3oURRRURRRRRRU

（3-8-4） 图3.8.3 反相加法运算电路 图3.8.2 同相比例运算电路 图3.8.1 反相比例运算电路 实验3.8 集成运算放大器基本运算电路

114 5、减法运算电路（差动放大器）

减法运算电路如图3.8.5所示，输出电压与输入电压之间的关系为：

实验五 集成运算放大器的基本运算电路

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、正确理解运算电路中各组件参数之间的关系和“虚短”、“虚断”、“虚地”的概念。

二、设计要求

1、设计反相比例运算电路，要求|Auf|=10，Ri≥10KΩ，确定外接电阻组件的值。

2、设计同相比例运算电路，要求|Auf|=11，确定外接电阻组件值。

3、设计加法运算电路，满足U0=-（10Ui1+5Ui2）的运算关系。

4、设计差动放大电路（减法器），要求差模增益为10，Ri>40KΩ。

5、应用Multisim8进行仿真，然后在实验设备上实现。

三、实验原理

1、理想运算放大器特性

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。当外部接入不同的元器件组成负反馈电路时，可以实现比例、加法、减法、积分、微分等模拟运算电路。

理想运放，是将运放的各项技术指标理想化，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。

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。

2、基本运算电路

(1)反相比例运算电路

电路如图2.5.1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

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。

图2.5.1反相比例运算电路图2.5.2反相加法运算电路

1 实验题目: 集成运算放大器的基本应用─模拟运算电路

实验时间：_2016年11月14号________

班级：___14物本2班____学号:_2014294222_____姓名：_梁国烈___

一、实验预习

1、实验目的

（1）熟悉集成运放的正确使用方法。

（2）研究由集成运算放大器组成的比例、加法、减法等基本运算电路的功能。

2、实验原理及内容（简明扼要，主要是实验接线图）

（一）实验原理

（1）反相比例运算电路。

反相比例运算电路原理如图3－8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。

Ui

R110KΩ32RF 100KΩR29.1KΩRW100KΩ15-12V4+12V67U0AuA741

图3－8 反相比例运算电路

（2)同相比例运算电路。

同相比例运算电路原理如图3－9(a)，它的输出电压与输入电压之间的关系为 iii1FOU10U10100URRU 2 iii1FOU11U)101001()URR(1U， R2＝R1 // RF

当R1→∞时，UO＝Ui，即得到如图3－9(b)所示的电压跟随器。图中R2＝RF，用以减小漂移和起保护作用。一般RF取10KΩ， RF太小起不到保护作用，太大则影响跟随性。

Ui

R110KΩ32RF 100KΩR29.1KΩRW100KΩ15-12V4+12V67U0AuA741 Ui

32RF 10KΩR210KΩRW100KΩ15-12V4+12V67U0AuA741

（a) 同相比例运算电路 (b) 电压跟随器

图3-9 同相比例运算电路

（3)反相加法电路。