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摘要一 课程设计题目：集成运算放大器的应用 二 课程设计目标：使用一片通用四运放芯片LM324组成电路框图见图，实现下述功能：使用低频信号源产生)(2sin 1.001V f U i π=,Hzf 5000=的正弦波型号，加至加法器的输入端，加法器的另一端加入自制振荡器产生的信号的误差。
有允许所示，（如图%5,5.0)1,110101±=T ms T b U U(a)(b)图中要求加法器的输出电压211210i O i i U U U U 。
+=经选频滤波器滤除1O U 频率分量，选出0f 信号为2O U ，2O U 为峰峰值等于9V 的正弦信号，用示波器观察无明显失真。
2O U 信号再经过比较器后在1K Ω负载上得到峰峰值为2V 的输出电压3O U 。
电源只能选用+12V 和+5V 两种单电源，由稳压电源供给 不得使用额外电源和其他型号运算放大器。
要求预留、、、121O i i U U U 2O U 和3O U 的测试端子。
说明：只能在LM324周围使用电阻、电容器件搭建电路。
三 方案比较与选择 1.三角波的产生首先，我们在研究三角波产生时遇到了困难。
我们最初想到的是按书上教的方法，利用两个集成运放，通过第一个运放产生矩形波，再通过第二个运放的积分作用产生三角波。
但这样的话就意味着我们在接下来的三个部分只能用2个集成运放，那对于我们来说是不可能实现的，也许现在能力还不够。
于是，我们与其他同学讨论，想到了利用电容的充放电特性，产生三角波。
这一想法得到了实现。
加法器加法器有同相加法器和反相加法器。
课题目标是通过加法器产生211210i O i i U U U U 。
+=，所以选择了同相加法器。
滤波器由于输入分别为2000HZ 和500HZ 的信号，要滤除2000HZ 的信号，因此，我们选择了低通滤波器。
因为通过看课本，得知，阶数在一定范围内，阶数越多，过渡带越窄，因此，选择了两阶的低通滤波器。
《模拟电子技术》教案：掌握集成运放电路在电子系统中的应用一、教学内容简介本教案的教学内容主要是模拟电子技术中的集成运放电路，在电子系统中的应用。
在本教案中，我们将会学习到集成运放电路的基本概念、基本特性、设计原理等相关知识，以及在电子系统中对它的应用。
二、教学目标1.了解集成运放电路的基本概念和基本特性，包括差动放大器、同相放大器、反相放大器、比较器等。
2.了解集成运放电路的设计原理，包括运放电路的放大器设计、滤波器设计、波形整形电路设计等。
3.学会集成运放电路在电子系统中的应用，掌握电压跟随器、积分器、微分器、信号放大器、信号滤波器等电子系统中的常见应用。
4.培养学生理论知识与实践技能相结合的能力，提升实际操作能力和综合素质。
三、教学重点和难点本教案的教学重点主要是集成运放电路的设计原理以及在电子系统中的应用。
难点则是如何将理论知识与实践技能相结合，达到理论与实践的统一。
四、教学方法1.理论讲授法：通过讲解集成运放电路的原理、结构、特性、设计、应用等理论知识，让同学掌握相关知识。
2.实验演示法：通过实验演示，让同学深入了解集成运放电路的应用，并掌握操作技能。
3.案例分析法：通过分析实际案例，让同学深入理解集成运放电路在电子系统中的应用。
五、教学内容1.集成运放电路的基本概念和基本特性（1）集成运放电路的概念和基本原理。
（2）集成运放电路的放大器特性，包括增益、带宽、偏置电流、输入阻抗、输出阻抗等。
（3）运放电路的电源电压范围和输入电压范围，以及运放电路的输入和输出特性。
2.集成运放电路的设计原理（1）运放电路的放大器设计原理，包括电路的电路分析和设计实例等。
（2）运放电路的滤波器设计原理，包括低通滤波器、高通滤波器、带通/阻带滤波器等。
（3）集成运放电路的波形整形电路设计原理，包括纹波电压降低电路、削波电路、比较器电路等。
3.集成运放电路在电子系统中的应用（1）电压跟随器：这是一种电路，可以将电路输出的电压与输入电压保持一致，控制输出电压跟随和输出电流跟随。
模拟电子技术基础实验预习——集成运算放大器基本应用Multisim仿真实验目的：1.加深对集成运算放大器的基本特性的理解；2.掌握集成运算放大器的基本使用方法；3.熟悉集成运算放大器在基本运算电路中的应用和电路的设计方法；4.掌握集成运算放大器的安装和测试方法。
实验内容：1.反相比例运算电路U i /V U O /V A’UF =U O /U i （实测）A UF =1+R F /R 1（理论）E=(A’UF -A UF )/A UF+0.5-1.499-2.99830+1-2.999-2.99930U i (t)=0.25sin2000πtVU O (t)=-0.74sin2000πtV-2.96031.3%2.同向比例放大运算电路U i /V U O /V A’UF =U O /U i （实测）A UF =1+R F /R 1（理论）E=(A’UF -A UF )/A UF-0.5-1.999 3.99840+0.52.0014.00240U i (t)=0.25sin2000πtVU O (t)=-1.00sin2000πtV4.0004U i1/V U i2/V U o/V（实测）U o/V（理论）12-2.999-32-1-0.999-1-1-2 3.00134.减法运算电路U i1/V U i2/V U o/V（实测）U o/V（理论）12 1.000121-0.999-1积分运算电路无反馈电阻有反馈电阻输入信号u i输出信号u oU p-p /VT/ms U i4.001U o无反馈电阻8.291有反馈电阻7.361波形波形输入信号u i 输出信号u o。
模拟电子技术集成运算放大器的应用xx年xx月xx日CATALOGUE目录•集成运算放大器的基本知识•集成运算放大器的应用•集成运算放大器的使用注意事项•集成运算放大器的设计与优化•集成运算放大器的发展趋势与展望01集成运算放大器的基本知识集成运算放大器（简称运放）是一种高增益、高精度、高稳定性的放大电路，具有通用性强、使用方便、体积小、功耗低等特点。
定义运放具有开环增益高、精度高、线性度好、响应时间快、稳定性高等优点，可用于信号放大、滤波、解调、平衡等应用。
特点定义与特点类型根据不同的标准，运放可分为多种类型，如通用型、低噪声型、高速型、高精度型等。
结构运放一般由输入级、中间级和输出级三个基本部分组成，其中输入级通常采用差分放大电路实现高共模抑制比和低噪声；中间级主要对信号进行放大；输出级则实现电路的输出。
类型与结构功能运放作为模拟信号处理的常用器件，可实现信号的放大、减法运算、加法运算、积分运算等多种功能。
作用运放在电路中作为关键元件，对信号进行处理和转换，广泛应用于模拟电路中。
功能与作用运放的性能指标包括开环增益、闭环增益、精度、带宽、响应时间等。
性能指标运放的主要参数包括输入电阻、输出电阻、通频带、增益带宽积、最大输出电压等。
在选择使用运放时，需要根据实际应用场景考虑其性能指标和参数。
参数性能指标与参数02集成运算放大器的应用1模拟运算放大器的基本应用23将两个或多个输入信号相加，并输出一个相应的和信号。
加法器将两个输入信号相减，并输出一个相应的差信号。
减法器将输入信号进行积分运算，并输出一个相应的积分信号。
积分器对输入信号进行放大，输出更大幅度的信号。
模拟运算放大器的信号运算应用放大器对输入信号进行滤波处理，提取有用的信号，抑制干扰信号。
滤波器将输入信号进行相位移动，输出相应的移相信号。
相移器对输入信号进行采样和保持，输出与输入信号保持一致的采样信号。
采样保持电路将输入信号进行对数放大，输出相应大小的信号。
模拟电⼦技术实验-集成运算放⼤器的基本应⽤电路实验：集成运算放⼤器的基本应⽤电路⼀、实验⽬的1、掌握集成运算放⼤器的基本使⽤⽅法；2、掌握集成运算放⼤器的⼯作原理和基本特性；3、掌握集成运算放⼤器的常⽤单元电路的设计和调试的基本⽅法。
⼆、实验仪器名称及型号KeySight E36313A型直流稳压电源，KeySight DSOX3014T型⽰波器/信号源⼀体机。
模块化实验装置。
本实验所选⽤的运算放⼤器为通⽤集成运放µA741，其引脚排列及引脚功能如图1所⽰。
引脚2为运放反相输⼊端，引脚3为同相输⼊端，引脚6为输出端，引脚7为正电源端，引脚4为负电源端。
1脚和5脚为输出调零端，8为空脚。
图1 µA741的引脚图三、实验内容1. 反相⽐例运算电路（远程在线实验）在反向⽐例运算电路中，信号由反向端输⼊，其运算电路如图2所⽰。
o图2 反相⽐例运算电路设计反相⽐例运算电路，要求输出电压与输⼊电压满⾜解析式u o=-0.5u i；写出设计过程，在远程实验平台进⾏实验验证。
实验验证时，信号发⽣器输出正弦波，频率为1kHz，峰峰值为4V，连接到输⼊端u i，利⽤⽰波器观察输⼊端u i和输出端u o的电压波形并截图。
注意：要根据远程实验提供的阻值进⾏设计，其中R1可选择20k或10k，R2可选择10k、20k或100k，其中且不可打乱图中R1、R2和R3的位置。
进⼊远程实验操作界⾯：打开远程实验操作界⾯，主界⾯左上⽅为KeySight E36313A型直流稳压电源，右上⽅为KeySight DSOX3014T⽰波器/信号源⼀体机。
两个仪器中间为指导说明区，实验前应从头⾄尾阅读⼀遍指导说明。
主界⾯中下区域为实验操作区。
直流稳压电源的调节：主界⾯左上⽅为直流稳压电源，要求其输出±12V电压。
点击直流稳压电源进⼊调节界⾯。
点击电源开关打开电源，观察屏幕显⽰。
分别点击电源右上⾓的2或3通道选择按钮，在数字区输出12后再按Enter按键，分别设置2和3两个通道的电压为12V。
波形变换电路的设计
一．实验目的
（1）了解运算放大器的工作原理。
（2）掌握运算放大器的线性及非线性应用电路的组成及工作原理。
（3）掌握波形变换电路的设计及测试方法。
二．实验仪器及器件
（1）信号提供︰直流稳压电源、函数信号发生器。
（2）测量：万用表、示波器。
（3）电路连接：面包板、电阻和电容、通用型集成运放。
三．实验原理
1．运算放大器的外特性
（简述）
2．运算放大器的线性应用电路
3．运算放大器的非线性应用电路
四．实验设计任务及要求
设计任务：设计一个将输入的正弦波变换为其他输出波形的电路（要求用集成运放和相应的阻容元件实现）。
H，峰-峰值为6伏的正弦波，要求技术指标要求：输入是频率f为1K
Z
输出三种波形，各输出波形的幅度如图所示，误差小于5%。
V
6v
10V 3-V 6-V 63V
五．实验步骤及实验数据
1．确定波形变换电路的实现方案及电路中所选择的器件型号和元件参数值，画出电路图并写出理论分析过程；
2．应用Multisim 软件对设计进行仿真；
（实验报告中加入仿真截图）
3．用面包板搭建和调试电路；
4．在实验室检测电路是否满足设计要求；
（实验报告中加入示波器测试各输出波形截图或手绘电路输出波形）
六．实验结果分析
（尊重事实，对实验中出现的现象给予合理的解释及分析）。
模电设计性实验报告——集成运算放大器的运用之模拟运算电路重庆科技学院设计性实验报告学院:_电气与信息工程学院_ 专业班级: 自动化1102学生姓名: 罗讯学号: 2011441657实验名称: 集成运算放大器的基本应用——模拟运算电路完成日期:2013年 6月 20 日重庆科技学院学生实验报告集成运算放大器的基本应用——课程名称模拟电子技术实验项目名称模拟运算电路开课学院及实验室实验日期学生姓名罗讯学号 2011441657 专业班级自动化1102 指导教师实验成绩实验六集成运算放大器的基本应用——模拟运算电路一、实验目的1、研究有集成运算放大器组成的比例、加法和减法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有些问题二、实验仪器1、双踪示波器;2、数字万用表;3、信号发生器三、实验原理在线性应用方面，可组成比例、加法、减法的模拟运算电路。
1) 反相比例运算电路电路如图6-1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//。
RF 100k1 5 4 R1 10k2 Ui 6 Uo3 U1 R2 9.1k 7图6-1 反相比例运算电路2) 反相加法电路电路如图6-2所示，输出电压与输入电压之间的关系为:////RF 100kR1 10k Ui1 4 1 5 R2 20k 2 Ui2 6 Uo 3 U1 R3 6.2k 7图6-2 反相加法运算电路3) 同相比例运算电路图6-3(a)是同相比例运算电路。
RF 100k1 5 4 R1 10k 26 Uo 3R2 9.1k U1 7RF10k4 1 526 R2 Uo 3 Ui 10k U1 7(a)同乡比例运算 (b)电压跟随器图6-3 同相比例运算电路它的输出电压与输入电压之间关系为://当即得到如图6-3所示的电压跟随器。
图中,用以减小漂移和起保护作用。
一般取10KΩ,太小起不到保护作用，太大则影响跟随性。
第4章 集成运算放大器的应用一、 教学内容⏹ 4.1模拟运算电路 ⏹ 4.2信号处理电路 ⏹ 4.3正弦波振荡器⏹4.4使用运算放大器应注意的几个问题二、教学方法本章主要通过课堂讲述、多媒体课件演示和电路仿真实验等方式进行理论教学。
本章介绍模拟运算电路、信号处理电路、正弦波振荡器电路的组成、工作原理和电路功能，掌握运算放大器的应用以及运用中的实际问题。
通过课后习题掌握。
三、教学过程第4章 集成运算放大器的应用4.1 模拟运算电路 4.1.1 比例运算电路1、 反相输入比例运算电路根据运放工作在线性区的两条分析依据可知： f 1i i =，0==+-u u而FoF o f 111R uR u u i R uR u u i ii -=-==-=--由此可得：i u R R u 1Fo -= 式中的负号表示输出电压与输入电压的相位相反。
闭环电压放大倍数为：1F o R R u u A i uf -==当1F R R =时，i u u -=o ，即1-=uf A ，该电路就成了反相器。
3、 同相输入比例运算电路同反相输入比例运算电路一样根据运放工作在线性区的虚短和虚断两条分析依据，闭环电压放大倍数为：1F o 1R R u u A i uf +==可见同相比例运算电路的闭环电压放大倍数必定大于或等于1。
电压跟随器：当0f =R 或∞=1R 时，i u u =o ，即1=uf A同相输入比例运算电路 电压跟随器【例 1】 在图示电路中，已知R 1=100k Ω， R f =200k Ω ，u i =1V ，求输出电压u o ，并说明输入级的作用。
解 输入级为电压跟随器，由于是电压串联负反馈，因而具有极高的输入电阻，起到减轻信号源负担的作用。
且V 1o1==i u u ，作为第二级的输入。
第二级为反相输入比例运算电路，因而其输出电压为：(V) 21100200o11o -=⨯-=-=u R R u f4.1.2 加法和减法运算电路1、加法运算电路在 反相比例运算电路的基础上，增加一个输入支路，就构成了反相输入求和电路，此时两个输入信号电压产生的电流都流向R f 。
《模拟电路基础》
课程设计
课题名称___集成运算放大器的应用___ 班级_______09电信（1）班______ 姓名__________陈先樑___________ 学号__________090303015__________ 指导教师__________吴志伟____________ 日期_______2011~2012上学年____
集成运算放大器的应用
摘要
使用一片通用四运放芯片LM324组成电路实现下述功能：
使用低频信号源产生)V (2sin 1.001t f u i π=，z f H 5000=的正弦波信号，加至加法器的输入端，加法器的另一输入端加入由自制振荡器产生的信号1o u ，1o u 如图1(b)所示，ms T 5.01=，允许1T 有±5%的误差。
要求加法器的输出电压11210o i i u u u +=。
2i u 经选频滤波器滤除1o u 频率分量，选出0f 信号为2o u ，2o u 为峰峰值等于9V 的正弦信号，用示波器观察无明显失真。
2o u 信号再经比较器后在1k Ω负载上得到峰峰值为2V 的输出电压3o u 。
电源只能选用+12V 和+5V 两种单电源，由稳压电源供给。
不得使用额外电源和其它型号运算放大器。
要求预留1i u 、2i u 、1o u 、2o u 和3o u 的测试端子。
一、概述
1、设计的组成部分 （1）方波-三角波产生电路设计
（2）加法器
（3）低通滤波器
（4）比较器
2、设计的目的
（1）掌握LM324芯片的基本组成电路；
（2）熟悉一些基本器件的应用;
（3）熟悉多功能板的焊接工艺技术和电子线路系统的装调技术;
（4）设计一个用集成运算放大器构成的基本电路。
熟悉集成运算放大器波形变换与三角波，正弦波等的产生电路的工作原理，并且知道其设计和调试方式。
二、单元电路设计
1、三角波产生器的设计
如下图1.1.2所示为由集成运放构成的方波和三角波发生器电路，图1.1.3为由集成运放构成的方波和三角波发生器的输出波形图。
图1.1.2 三角波产生器
图1.1.3方波和三角波发生器的输出波形图
功能：方波和三角波发生器功能主要是产生如图 1.1.3的三角波其中T5.0
ms
1 。
由集成运放构成的方波和三角波发生器的形式很多，但通常由滞回比较器和积分电路构成。
按积分电路的不同，又可以分为两种类型：一类是由普通的RC 积分电路组成，另一类由恒流充放电的积分电路和滞回比较器组成。
在本次的课程设计中方波和三角波发生电路是采用了由集成运放组成滞回比较器和普通的RC 积分电路组成。
2、加法器设计
如下图1.1.3为加法器的原理图
图1.1.3 加法器原理图
功能：由低频信号源产生)V (2sin 1.001t f u i π=，z f H 5000=的正弦波信号，加至加法器的输入端，加法器的另一输入端加入由自制振荡器产生的信号1o u 要求输出实现电压112
10o i i u u u +=。
3、滤波器设计
如下图1.1.4为滤波器的设计原理图
图1.1.4滤波器原理图
功能：2i u 经选频滤波器滤除1o u 频率分量，选出0f 信号2o u 2o u 为峰
峰值等于9V 的正弦信号。
4、比较器设计
如下图1.1.5为比较器原理图
图1.1.5比较器原理图
功能：2o u 信号再经比较器后在1k Ω负载上得到峰峰值为2V 的输出电压3o u
5、器件选择与参数设定
1、选择集成运算放大器
1、由于方波前后沿与用作开关的器件A1的转换速率SR有关，因此当
输出方波的重复频率较高时，集成运算放大器A1应选用高速运算放大器，一般要求时选用通用型运放即可。
2、集成运算放大器A2的选择：积分运算电路的积分误差除了与积分电容的
质量有关外，主要事集成放大器参数非理想所致。
因此为了减小积分误差，应选用输入失调参数（VI0、Ii0、△Vi0/△T、△Ii0/△T）小，开环增益高、输入电阻高，开环带较宽的运算放大器。
2、确定正反馈回路电阻R1与R2
R1与R2的比值均决定了运算放大器的A或A1触发翻转电平，也就决定了三角波的输出幅度。
因此根据设计要求的三角波输出幅度，由上式(3)可以确定R1和R2的阻值。
由（3）式可以得到R1 /R2=1/3。
3、确定积分时间常数RC
积分元件R、C的参数值应根据方波和三角波所要求的重复频率来确定。
当正反馈回路电路R1、R2的阻值确定之后，再选取电容C的值，由上式(1)可求的R。
4、LM324介绍
LM324是四运放集成电路,它采用14脚双列直插塑料封装,外形如图所示。
它的内部包含四组形式完全相同的运算放大器, 除电源共用外,四组运放相互独立。
每一组运算放大器可用图1所示的符号来表示,它有5个引出脚,其中“+”、“-”为两个信号输入端,“V+”、“V-”为正、负电源端,“Vo”为输出端。
两个信号输入端中,Vi-（-）为反相输入端,表示运放输出端Vo的信号与该输入端的位相反;Vi+（+）为同相输入端,表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相同。
LM324的引脚排列见图2
由于LM324四运放电路具有电源电压范围宽,静态功耗小,可单电源使用,价格低廉等优点,因此被广泛应用在各种电路中。
5、总体设计
整个系统的设计框图如下图1.1.6
图1.1.6系统连接图
三、系统调试
1、三角波发生器仿真输出波形图
2、加法器仿真输出图
3、滤波器的仿真输出图
4、比较器的仿真输出图
5、设计过程中所用到的仪器
①选取的元器件如下：
函数信号发生器；
示波器；
直流电源；
集成运算放大器LM324 1片
电阻560 Ω、1 kΩ、10kΩ 、100kΩ 、电位器103、502、503 若干
电容330μF 、0.1μF、0.001μF、10μF
②课程设计进行过程及注意事项
(1）进行方案论证，合理设计高效率音频功率放大器的电路原理图；
(2）单元电路组装调试；
(3）整机组装调试。
四、设计总结
大二下学期我们开设了《模拟电路》课，这门学科属于我们的专业课，且只是理论方面的指示。
正所谓“纸上谈兵终觉浅，觉知此事要躬行。
”学习任何知识，
仅从理论上去求知，而不去实践、探索是不够的，所以在上学期暨模电学完之际，这学期来一次电子电路课程设计是很及时、很必要的。
这样不仅能加深我们对电子电路的任职，而且还及时、真正的做到了学以致用。
这两周的课程设计，在我们不懈的努力与切实追求下终于做完了课程设计在这次课程设计过程中，我也遇到了很多问题。
比如在滤波器这一模块我就弄了很长时间，先是远离不清晰，这直接导致了我无法很顺利地连接电路，然后翻阅了大量书籍，查资料，终于在书中查到了有关章节，并参考，并设计出了滤波器的电路图。
但仿真是一回事实际电路又是一回事，在滤波器上我花了很多的心血，不过上天不负苦心人总算把它做好了。
这次课程设计让我学到了很多，不仅是巩固了先前学的模电的理论知识，而且也培养了我的动手能力，更令我的创造性思维得到拓展。
希望今后类似这样课程设计、类似这样的锻炼机会能更多些。
