运算放大器应用电路的设计与制作

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。

详解运放七大应用电路设计运放的基本分析方法：虚断，虚短。

对于不熟悉的运放应用电路，就使用该基本分析方法。

运放是用途广泛的器件，接入适当的反馈（网络），可用作精密的交流和直流放大器、有源（滤波器）、（振荡器）及电压（比较器）。

1、运放在有源滤波中的应用上图是典型的有源滤波电路（赛伦-凯电路，是巴特沃兹电路的一种）。

有源滤波的好处是可以让大于截止频率的（信号）更快速的衰减，而且滤波特性对（电容）、电阻的要求不高。

该电路的设计要点是：在满足合适的截止频率的条件下，尽可能将R233和R230的阻值选一致，C50和C201的容量大小选取一致（两级RC电路的电阻、电容值相等时，叫赛伦凯电路），这样就可以在满足滤波性能的情况下，将器件的种类归一化。

其中电阻R280是防止输入悬空，会导致运放输出异常。

滤波最常用的3种二阶有源低通滤波电路为巴特沃兹，单调下降，曲线平坦最平滑；巴特沃兹低通滤波中用的最多的是赛伦凯乐电路，即（仿真）的该电路。

一个滤波器，要知道其截至频率是多少，或者能写出传递函数和频率响应也可以。

如果该滤波器还有放大功能，要知道该滤波器的增益是多少。

当两级RC电路的电阻、电容值相等时，叫赛伦凯电路，在二阶有源电路中引入一个负反馈，目的是使输出电压在高频率段迅速下降。

二阶有源低通滤波电路的通带放大倍数为1+（Rf）/R1 ，与一阶低通滤波电路相同；截止频率为注明，m的单位为欧姆，N 的单位为u 所以计算得出截止频率为切比雪夫，迅速衰减，但通带中有纹波；贝塞尔（椭圆），相移与频率成正比，群延时基本是恒定。

2、运放在电压比较器中的应用上图是典型信号转换电路，将输入的交流信号，通过比较器LM393，将其转化为同频率的方波信号（存在反相，让软件处理一下就可以），该电路在交流信号测频中广泛使用。

该电路实际上是过零比较器和深度放大电路的结合。

将输出进行（1+R292/R273）倍的放大，放大倍数越高，方波的上升边缘越陡峭。

运算放大器的应用实验报告仪用运算放大器及其应用实验报告实验报告课程名称：电路与模拟电子技术实验指导老师：张冶沁成绩：__________________ 实验名称：仪用运算放大器及其应用实验类型：电路实验同组学生姓名：__________ 一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填）三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填）七、讨论、心得一、实验目的和要求1．了解仪表放大器与运算放大器的性能区别；2．掌握仪表放大器的电路结构及设计方法；3．掌握仪表放大器的测试方法； 4．学习仪表放大器在电子设计中的应用。

二、实验内容和原理1．用通用运算放大器设计一个仪表放大器（用LM358芯片）2．用INA128 精密低功耗仪器放大器设计一个仪表放大器仪表放大器是一种高增益放大器，其具有差分输入、单端输出、高输入阻抗及高共模抑制比等特点。

仪表放大器采用运算放大器构成，但在性能上与运算放大器有很大的差异。

标准运算放大器的闭环增益由反馈网络决定；而仪表放大器使用了一个与其信号输入端隔离的内部反馈电阻网络，因此具有很高的共模抑制比KCMR，在有共模信号的情况下也能放大很微弱的差分信号。

当前在数据采集、医疗仪器、信号处理等电子系统设计中普遍采用仪表放大器对弱信号进行高精度处理。

常用的仪表放大器可采用由三个运算放大器构成，也可直接选用单片仪表放大器。

单片仪表放大器具有高精度、低噪声、设计简单等特点以成为优选器件。

三、主要仪器设备LM358芯片INA128 精密低功耗仪器放大器四、操作方法和实验步骤两种仪表放大器的性能测量：一、电压增益和最大不失真输出，并计算出共模抑制比输入正弦波，改变输入信号幅度或频率，用示波器监测输出波形，在不失真的情况下，测量输入电压为最大或最小时的电压增益，及最大不失真输出电压，并计算共模抑制比。

二、输出端噪声电压输入为0，用示波器测量峰峰值。

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。

实验四 运算放大器应用综合实验一、实验目的1、 了解运算放大器的基本使用方法，学会使用通用型线性运放μA741。

2、 应用集成运放构成基本运算电路——比例运算电路，测定它们的运算关系。

3、 掌握加法、减法运算电路的构成、基本工作原理和测试方法。

二、预习要求1、 集成电路运算放大器的主要参数。

2、 同相比例、反相比例电路的构成以及输出、输入之间的运算关系。

3、 加法、减法电路的构成及运算关系。

三、实验设备及仪器模拟电子技术实验台、数字存储示波器、数字万用表、函数信号发生器、数字交流毫伏表。

四、实验内容及步骤运放的线性应用——比例及加减法电路实验 1、反相比例运算反相比例运算电路如图3.1所示，按图接线。

根据表3.1给定的u i 值，测量对应的u o 值并记入表3.1中。

并用示波器观察输入V i 和输出V o 波形及相位。

理论值： i ii f o u V u R R u 10101003-=-=-=注意：①当V i 为直流信号时，u i 直接从实验台上的-5～+5V 直流电源上获取，用数字直流电压表分别测量u i 、u o 。

②当u i 为交流信号时，u i 由函数信号发生器提供频率为1kHz 正弦波信号，用交流毫伏表分别测量u i 、u o 。

（下同）图3.1 反相比例运算电路表3.1测量结束后，将Rf改为电位器Rp，观察输入ui一定，调节Rp，输出的变化规律。

2、同相比例运算同相比例运算电路如图3.2所示，根据表3.2给定的u i值，测量对应的u o值并记入表3.2中。

并用示波器观察输入u i和输出u o波形及相位。

理论值： u O＝（1＋R f／R3）u i=11u i。

图3.2 同相比例运算电路表3.2测量结束后，将Rf改为电位器Rp，观察输入ui一定，调节Rp，输出的变化规律。

表3.2 同相比例参数测量3、加法运算加法运算原理电路如图3.3。

根据表3.3给定的u i1、u i2值，测量对应的u o值，并记入表3.3中。

运放电路设计实验报告实验目的：用集成运算放大器实现下列运算关系： u 0=2u 1+3u 2-5∫u 3dt.1． 设计过程1.1电路设计图一：反相输入求和电路图二：积分运算电路为实现2u 1+3u 2可先选用反相输入求和电路并通过参数设置得到-2u 1-3u 2，设计如图一所示。

为实现-5∫u 3dt 可选用积分运算电路如图二。

将上述两个电路的输出作为另一个运放的输入，可获得题目所要求的运算关系，设计如图三所示。

另外，需要在电容两端并联一个电阻，这是为了防止由积分漂移造成的失真现象。

图三1.2参数选择在反相求和电路中，由运算关系及元器件取值范围的限定，我们不妨取R 11=20kΩ，R8=30 kΩ，R10=60 kΩ。

R9为静态平衡电阻，其作用是用来补偿偏置电流所产生的失调。

R9=R11∥R8∥R10=10 kΩ。

在积分运算电路中，由积分关系，u0=-错误！未找到引用源。

∫uidt.为满足题意要求，RC=0.2。

又100 Ω≤R≤1MΩ，0.01uf≤C≤10uf，可令R1=100 kΩ，C=2uf。

R2=R1=100 kΩ。

R7为防止漂移，可令其值为R7=1MΩ。

在总电路中，为了确保前两个电路的放大倍数不受影响，可令R5=R6=R3=R4=10 kΩ。

综上，可以一个运算放大电路，满足u0=2u1+3u2-5∫u3dt。

2．实验结果通过multisim软件的仿真，可以得到实验结果如下：根据上图连接示波器，channel A 接总输出端，Channel B 接积分运算电路输出端，Channel C 接反相求和电路输出端，Channel D 接信号发生器端。

通过设置输入信号后观察各输出波形。

理论情况下，U A =U B -U C =-5∫u 3dt-(-2u 1-3u 2)= 2u 1+3u 2-5∫u 3dt.（1）u1、u2输入幅值为1V 的直流信号，u3输入频率100Hz ，1000Vp 的正弦波，得到仿真结果如下图实验值U A =5.914V ，U B -U C =0.917-（-4.995）=5.912V 。

三墩职业技术学院实验报告课程名称：电子电路设计实验指导老师： 成绩：__________________实验名称：集成运算放大器应用电路研究 实验类型：设计 同组学生：__________ 一、实验目的 二、实验任务与要求 三、实验方案设计与实验参数计算（3.1 总体设计、3.2 各功能电路设计与计算、3.3完整的实验电路……）四、主要仪器设备 五、实验步骤与过程 六、实验调试、实验数据记录 七、实验结果和分析处理 八、讨论、心得一、实验目的1、研究由集成运放构成的比例、加法、减法等基本运算电路的组成与功能，加深对集成运放线性应用电路结构和性能特点的理解，掌握其设计方法。

2、研究放大电路增益带宽积与单位增益带宽的关系。

3、了解运算放大器构成的基本运算电路在实际应用时的局限性和应考虑的问题。

二、实验任务与要求 总体要求：（1）实验电路的选择和外围元件参数的确定要有依据和计算过程。

（2）运放电源电压 ±（12~15）V 。

（3）原始数据记录要详尽。

1、反相放大器的设计研究（1）设计一反相放大电路，要求10||,10=Ω=v i A k R 。

（2）安装该电路，加1kHz 正弦信号，研究输入、输出信号的幅度、相位关系。

2、设计并安装一个算术运算电路，要现：)5.0(21i i o V V V +-=1i V 用直流、2i V 用正弦信号在合适的幅度和频率围，进行验证并记录波形及参数。

3、增益带宽积研究在合适的幅度和1kHz的频率下，测出输出信号的峰峰值，然后逐渐加大频率，直至输出信号峰峰值变为原来的0.707倍，测下此时的电压。

比较不同的反馈电阻（即不同增益）对上限截止频率的影响。

三、实验方案设计与实验参数计算1、理论基础（1）集成运放高电压增益、高输入电阻、低输出电阻、直接耦合的多级放大集成电路。

在运放输出端与输入端之间接不同的反馈网络，可实现不同用途的电路：信号放大、信号运算、信号处理（滤波、调制）、波形产生和变换等。

运算放大器应用电路的设计与制作(一） 运算放大器 1.原理运算放大器是目前应用最广泛的一种器件,当外部接入不同的线性或非线性元器件组成输入和负反响电路时，可以灵敏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。

运算放大器一般由4个局部组成，偏置电路，输入级，中间级，输出级。

图1运算放大器的特性曲线 图2运算放大器输入输出端图示图1是运算放大器的特性曲线，一般用到的只是曲线中的线性局部。

如图2所示。

U -对应的端子为“-〞，当输入U -单独加于该端子时，输出电压与输入电压U -反相，故称它为反相输入端。

U +对应的端子为“＋〞，当输入U +单独由该端参加时，输出电压与U +同相，故称它为同相输入端。

输出：U 0= A(U +-U -) ； A 称为运算放大器的开环增益〔开环电压放大倍数〕。

在实际运用经常将运放理想化，这是由于一般说来，运放的输入电阻很大，开环增益也很大，输出电阻很小，可以将之视为理想化的，这样就能得到:开环电压增益A ud =∞；输入阻抗r i =∞；输出阻抗r o =0；带宽f BW =∞；失调与漂移均为零等理想化参数。

2.理想运放在线性应用时的两个重要特性输出电压U O 与输入电压之间满足关系式：U O ＝A ud 〔U +－U －〕,由于A ud =∞，而U O 为有限值，因此，U +－U －≈0。

即U +≈U －，称为“虚短〞。

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汲取电流极小。

上述两个特性是分析理想运放应用电路的根本原那么，可简化运放电路的计算。

3. 运算放大器的应用 (1)比例电路所谓的比例电路就是将输入信号按比例放大的电路，比例电路又分为反向比例电路、同相比例电路、差动比例电路。

(a) 反向比例电路反向比例电路如图3所示，输入信号参加反相输入端:图3反向比例电路电路图对于理想运放，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R ’＝R 1 // R F 。