电工电子实验运算放大器的线性应用

集成运算放大器线性应用的研究实验一、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)请写出各实验的电路名称，对各个电路的进行理论分析计算，写出输入输出的关系式。

3．以下问题是前几届学生遇到的常见问题，请认真思考如果自己遇到这些问题，该如何解决呢？（1）实验室所用集成放大芯片741可用电源电压是多少伏呢？（±15V）（2）集成放大芯片741的饱和输出电压是多少伏？如果放大器输出端输出饱和输出电压意味着什么呢？三、实验内容：2.1 实验内容一根据下图所示电路，在实验台上搭建电路，并完成以下数据的测量。

(1)利用直流稳压电源在反相输入端输入+5V的直流信号，利用万能表测量输出电压，如果输出电压不是5V，请自行分析电路解决问题。

如果能够判断出芯片已损坏，请及时联系老师更换芯片。

(2)利用信号发生器在反相输入端输入2组不同幅值、频率的正弦信号，信号大小设置在100mV至5V之间，信号大小应覆盖mV及V两个数量级。

用示波器观察输出波形，并记录各组输出信号的峰值及相位情况，填于表1之中。

(3)同时拍摄一张测量的操作照片，再拍摄一张示波器的显示高清图，请将这两张照片附在表格后面。

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。

实验六集成运算放大器的线性应用(最全)word资料实验六 集成运算放大器的线性应用一、设计目的1．熟悉µA741集电路使用技术要求。

2．掌握µA741的运算电路的组成，并能验证运算的功能。

二、电路结构及说明1．反相放大器电路结构：理想条件下，表达式：1f i o u R Ru u A -==。

说明：21R R =时电路保持平衡。

2．同相放大器电路结构理想条件下，表达式：1f i o u 1R R u u A +==。

说明：21R R = ，f 3R R =电路保持平衡，减少输入引起失调电压的误差。

3．反相比例加法器电路结构 理想条件下，表达式)(B A 4fo u u R R u +-=。

说明：43R R =，543//R R R =电路保持平衡；单电源供电，利用分压方式得A u 、B u 。

4．差动减法器电路结构 理想条件下，达式)(B A 3fo u u R R u --=。

说明：43R R =电路保持平衡。

5．反相积分器电路结构理想条件下，表达式：dt t u CR u )(1i 1o ⎰-=。

说明：输入方波信号，输出是输入对时间的积分，负号表示输入与输出反相。

当输入电压为方波时，输出电压为三角波，其输出电压的峰值为：)2(211P -SP P -OP TC R u u -=（1）C 为反馈元件。

f R 为分流电阻,它是给直流反馈提供通路避免失调电压在输出端产生积累电荷，使积分器产生饱和，f R 取大些可改善积分线性。

（2）21R R =保持电路平衡。

（3）当选择时间常数T C R ==1τ时，那么：P -SP 1P -SP P -OP 41)2(21u T C R u u -=-=。

（其中T 表示信号频率的周期） 三、实验仪器1. 直流稳压电源 一台 2．函数信号发生器 一台 3．示波器 一台 4．晶体管毫伏表 一台 5．数字万用表 一块 四、设计要求和内容1．反相放大器。

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。

实验八 集成运算放大器的线性应用2学时 一、实验目的1．学会正确使用集成运算放大器的方法。

2．掌握比例运算电路的设计和调试方法。

3．了解集成运算放大器单电源供电电路。

二、预习要求1．预习、理解实验原理。

2．完成电路参数设计，画出完整正确的实验电路。

3．领会和明确实验内容。

三、实验注意事项1．集成运算的电源电压值必须正确，在接线之前必须调节和验证其正确性，并断开电源开关之后，才能进行接线。

2．接线必须正确无误，特别要注意的是电源的正负极性，切忌接反。

3．运放的输出端绝不允许对地短路，所以输出端千万不要引出一端悬空的测试线，以防运放输出端短路而烧坏运放。

4．运放用于直流比例运算时，须加入调零装置或者测试记录输入信号全为“0”时，输出端的失调电压o V '，然后进行修正，以提高测量验证精度。

其中集成运放741A μ的调零装置接入电路的方法如图8.1所示。

W R Ωk 101脚5脚图8.1 741A μ的调零装置接入方法5．集成运放用于交流信号放大时，可能产生自激振荡现象，使运放无法正常工作，所以须在相应的运放引脚端接上相位补偿网络进行消振。

6．验证反相、同相、加减运算等比例实验时，o V 必须小于电源电压值。

四、实验原理集成运算放大器是高增益的多级直接耦合放大器。

在其输出端和输入端之间接入不同的反馈网络，就能实现各种不同的电路功能。

集成运放有一个反相输入端和一个同相输入端，分别标上“＋”和“－”号。

两个输入端对地的电位分别用-V 和+V 表示。

当集成运放工作在线性区时，其参数很接近理想值，实际应用时 把它当作理想运放来分析。

理想运放的开环差模输入电阻为无穷大，输入电流为零，即0==-+I I ，把它称作“虚断”。

理想运放的开环差模电压增益为无穷大，当输出电压有限时，差模输入电压0/==-+-o o A V V V ，即-+=V V ，把它称作“虚短”。

理想运放的输出电阻、失调电压和电流都为零。

集成运放的基本应用一. 实验目的学习集成运放的基本线性应用，了解集成运放使用中的有关问题，进一步熟悉运算放大器的特性。

二. 实验仪器设备1.实验箱2. 万用表1、 加法运算2、减法运算i u1i u 2i u1i uKR KR KR KR 1010020202F1211====oKR KR KR KR 10010020203F21====)(211Fi i ou u RRu +-=3. 用运放设计运算电路，画出设计电路图）（121Fi i ou u RRu -=12105o I I V V V =-完成下列思考题（1）将理论值和实际值作比较，计算误差，分析一下理论值和实际值产生误差的原因。

理想的运放的放大倍数是无穷大的，输入电流是无穷小的。

但是实际上的运放的放大倍数有限，输入电流也不会是无穷小，所以实际的输出电压会低于理论值。

（2）什么是理想运放，指标参数有什么特点。

理想的运放的放大倍数是无穷大的，输入电流是无穷小的,123224o I I I V V V V =+-即有“虚断”（0i i +-== ）的特性。

只有工作在线性放大区即存在负反馈时才有“虚短”（u u +-= ）的特性。

当u u +-> 时，(sat)o o u U =+ ；当u u +-<时，(sat)o o u U =-，此时输入电流也等于零有“虚断”但是没有“虚短”特性。

（3）为什么理想运放工作在线性区时会有“虚短”、“虚断”的特点？简述“虚短”、“虚断”的含义 。

因运放具有极高的开环增益，不用负反馈技术的话运放难以稳定工作，所以就有了负反馈，在负反馈下，运放输入信号处在很小的范围内，相差很小，近似相等（u u +-=），电压相等了就相当于把那两点短接了，但实际又没短接，所以称虚短，虚短是因为运放的输入电阻很大，接近1兆欧，所以认为进入其中的电流很小了，好像是断了一样，所以称虚断（0i i +-==）。

实验总结：。

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4.6 运算放大器的线性应用一、实验目的1．进一步理解运算放大器线性应用电路的结构和特点。

2．掌握电子电路设计的步骤，学会先用电子设计软件进行电路性能仿真和优化设计，再进行实际器件构成电路的连接与测试方法。

3．掌握运算放大器线性应用电路的设计及测试方法。

二、实验仪器与器件1.双路稳压电源1台2.示波器1台3. 数字万用表1台4. 集成运算放大器μA741 2块5. 定值电阻若干6.电容若干7.DC信号源3块8.电位器2只三、实验原理及要求运算放大器是高放大倍数的直流放大器。

当其成闭环状态时，其输入输出在一定范围内为线性关系，称之为运算放大器的线性应用。

运放线性应用时选择合理的电路结构和外接器件，可构成各种信号运算电路和具有各种特定功能的应用电路。

选择适当个数的运算放大器和阻容元件构成电路实现以下功能：1. U o=Ui2．U O= 5U i1+U i2（R f=100k）；3．U O= 5U i2-U i1（R f=100k）；4．U O= - (0.1ui+1000∫u idt）（C f=0.1μF）；5．用运放构成一个输出电压连续可调的恒压源(要求用一个运放实现)；6．用运放构成一个恒流源(要求用一个运放实现)；7. 用运放构成一个RC正弦波振荡器（振荡频率为500Hz）。

四、实验电路图及实验数据1. U o=Ui2．U O= 5U i1+U i2（R f=100k）Ui1(V) 0.3 0.3 -0.3 Ui2(V) -0.1 0.1 0.1计算Uo(V) 1.4 1.6 -1.4 测量Uo(V) 1.407 1.608 -1.3963．U O= 5U i2-U i1（R f=100k）；Ui1(V) 0.3 0.3 -0.3 Ui2(V) -0.1 0.1 0.1计算Uo(V) 1.6 1.4 -1.6测量Uo(V) 1.735 1.533 -1.7034．U O= - (0.1ui+1000∫u idt）（C f=0.1μF）；5．用运放构成一个输出电压连续可调的恒压源(要求用一个运放实现)；6．用运放构成一个恒流源(要求用一个运放实现)；7. 用运放构成一个RC正弦波振荡器（振荡频率为500Hz）五. 分析实验数据和波形可知：电路仿真得到的结果要比实测结果更接近于理论计算值，可能原因有1. 实验室中的电子元件有误差 2. 一些电阻在实验室中没有，遂用阻值接近的电阻代替六. 试验中遇到的故障：在实物搭建第二个电路的时候输入正确的电压值却得不到应得的输出电压，经检查发现第二个运算放大器未接15V的电源七. 心得体会在进行电子电路设计的时候，应首先用电子设计软件进行电路性能仿真和优化设计，再进行实际器件构成电路的链接与测试，以缩短设计时间，减少设计成本，并提高成功率。

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2.15.1U0=5U i1+U i2（R f=100k）电路（注意平衡电阻的取值！）图2.15.2U0=5U i2-U i1（R f=100k）电路（注意输入端电阻的匹配！）图2.15.3 ⎰+-=)10001.0(dt u u u i i o（C f =0.01μF ）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U o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。

2.按照图2.15.2接好电路，记录该失调电压，将DC信号源接通电源，按照表格中要求的参数调整旋钮，测量输出电压。

3.按照图2.15.3接好电路，调节函数信号发生器输出1kHz/4V的方波信号。