实验六集成运算放大器的应用(三)

《电路与电子学基础》实验报告

实验名称集成运算放大器应用

班级 2013211XXX

学号

2013211XXX

姓名XXX

实验7.1 反相比例放大器

一、实验目的

1．测量反相比例运算放大器的电压增益，并比较测量值与计算值。

2．测定反响比例放大器输出与输入电压波形之间的相位差。

3．根据运放的输入失调电压计算直流输出失调电压，并比较测量值与计算值。

4．测定不同电平的输入信号对直流输出失调电压的影响。

二、实验器材

LM 741 运算放大器 1个

信号发生器 1台

示波器 1台

电阻：1kΩ 2个，10kΩ 1个，100kΩ 2个

三、实验步骤

1.在EWB平台上建立如图7-1所示的实验电路，仪器按图设置。单击仿真开关运行动态分析，记录输入峰值电压ipV和输出峰值电压opV，并记录直流输出失调电压ofV及输出与输入正弦电压波形之间的相位差。

Vip=4.9791mV

Vop=498.9686mV

Vof=99.37mV

相位差 π

2.根据步骤1的电压测量值，计算放大器的闭环电压增益Av。

Av=-100.2

3.根据电路元件值，计算反相比例运算放大器的闭环电压增益。

Av=-100

4.根据运放的输入失调电压ifV和电压增益Av，计算反相比例运放的直流输出失调电压ofV。

Vof=100mV

四、思考与分析

1．步骤3中电压增益的计算值与步骤1，2中的测量值比较，情况如何？

计算值为-100，测量值为-100.2，基本相等，略有误差 2．输出与输入正弦电压波形之间的相位差怎样？

相位差为π

3．步骤1中直流输出失调电压的测量值与步骤4中的计算值比较，情况如何？

测量值为99.37mV,计算值为100mV,基本相等，略有误差

4．步骤1中峰值输出电压占直流输出失调电压的百分之几？

500%

5．反馈电阻fR的变化对放大器的闭环电压增益有何影响？

实验三 集成运算放大器的线性应用

一. 实验目的

1. 了解用集成运算放大器组成的反相,同相,加法,减法等运算电路.

2. 掌握以上电路的调试方法.

二. 实验仪器及设备

1. 电子技术综合实训装置DZJ-21一台

2. 双踪示波器YB43401一台

3. 数字万用表DT-890B一块

4. 交流毫伏表DF21731一台

5. 实验电路板一块

三. 实验原理概述

集成运算放大器(简称运放)是一种高增益的直接耦合放大器.集成运放的开

环电压放大倍数很高,利用外接反馈网络比较容易实现深度负反馈,所以各种运算

电路都是工作在运放的线性区,实现各种模拟运算—反相比例,同相比例,加法,减

法,积分等运算电路.

1. 反相比例运算电路

图3-1是反相比例运算放大电路的原理图.信号有反相输入端输入,在理想情况

下,反相放大器的闭环增益为 AVf =UoUi =RfR1

当RF=R1时, Avf=-1 , Uo=Ui ,则放大器的输出电压与输入电压为反相跟随的关

系.

2. 加法运算电路

图3-2反相求和电路原理图. uo =RfR1 u1+RfR2 u2

3. 简易可调直流信号源及集成运算放大器LM324管脚引线图

-

+ R1 Rf

R2 Ui Uo -

+ 12V

12V -+ +

-

图3-1 反相比例放大电路原理图

-

+ Rf

R3 Uo -

+ 12V

12V -+ R2 R1 u1

u2

图3-2 反相求和电路

三. 实验内容及要求

1. 反相比例放大电路

设计反相比例放大电路.要求:电压放大倍数为10.

(1) 参照图3-1和图3-4.搭接实验电路.

(2) 从函数信号发生器发出正弦交流信号(频率:500HZ,幅值:20mV)作为输入信

号,用交流毫伏表测出输出电压有效值;用双踪示波器观察输入输出波形,读出相

位差.记录表3-1中.

表3-1 实验数据记录表 Ui(mV) Uo(mV) 输入信号波形输出信号波形Av

实验三集成运算放大电路应用

实验三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、了解运算放大器在实际应用时应考虑的一些问题。

二、实验仪器与器件

1、示波器；

2、毫伏表；

3、函数信号发生器；

4、万用表；

5、直流稳压电源；

6、集成运算放大器LM741；

7、电阻器、电容器若干支。（或模盒MK-2、MK-9）

三、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、微分和对数等模拟运算电路。

1、理想运算放大器特性

在大多数情况下，将运放视为理想运放，就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A vd = ∞

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。

理想运放在线性应用时的两个重要特性： (1)输出电压U o 输入电压之间满足关系式

U o = A vd(U+–U-)

由于A id = ∞,而U o 为有限值，因此，U+ –U- ≈0V。称为“虚短”。

(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应用电路的基本原则，可简化运放电路的计算。

1.基本运算电路

(1)反相比例运算电路

电路如图3–1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i f o U R R U 1

-

= ，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 2 = R 1∥R f 。

图3-1 反相比例运算电路

(2)反相加法电路

反相加法电路如图3-2所示，输出电压与输入电压之间的关系

实验三 集成运放运算电路实验

1．实验目的

加深对运算放大器特性和运算电路的理解。

1）熟悉、掌握比例运算电路的原理和应用；

2）熟悉、掌握加法运算电路的原理和应用；

3）熟悉、掌握减法运算电路的原理和应用；

4）熟悉、掌握积分微分运算电路的原理和应用。

2．实验原理

集成运算放大器是一种直接耦合多级放大电路，它具有高增益、高输入电阻、低输出电阻、共模抑制比大的特点。当外加不同反馈网络时，可灵活实现输入输出信号间多种特性的函数关系。在线性应用方面，可组成比例、加法、减法、积分、微分等运算电路；在非线性应用方面，可组成比较器等。

比例、加法、减法运算电路的原理图如图4.1.6所示。

图4.1.6 比例、加法、减法运算电路的原理图

1）图中开关B、C向下扳，开关A向上扳，电路为反相比例运算电路。

输出电压与输入电压的关系为： 11foiRuuR

2）开关A、B向下扳，开关C向上扳，电路为同相比例运算电路。

输出电压与输入电压的关系为：31(1)foiRuuR

3）开关A、B向上扳，开关C向下扳，电路为加法运算电路。

输出电压与输入电压的关系为：1212()ffoiiRRuuuRR

4）开关A、C向上扳，开关B向下扳，电路为减法运算电路。

输出电压与输入电压的关系为：4311341(1)ffoiiRRRuuuRRRR 积分、微分运算电路的原理图如图4.1.7所示。

图4.1.7 积分、微分运算电路的原理图

5）图中开关A向上扳，电路为积分运算电路。

输出电压与输入电压的关系为： 1oifuudtRC

6）图中开关A向下扳，电路为微分运算电路。

输出电压与输入电压的关系为：iofduuRCdt

3．实验器材

五端理想运算放大器1个；

电阻： 10kΩ1个；

可调电阻：100kΩ3个、20kΩ2个；

电容：5.1μF1个, 200nF1个；

开关：3个；

测试仪器仪表：交流电压源3台；信号发生器、示波器各1台；电压表1只。