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 10KR29.1KRW100KRF 100K∞++-+12V-12VUORW100KRF 100KR2 10KR1 10KR26.2KUi1Ui2
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
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。
模电实验及课程设计
集成运算放大器的综合设计与应用
2014-12-13
集成运算放大器的综合设计与应用
一、实验要求：
使用一片通用四运放芯片LM324 组成电路框图见图1，实现下述功能：
图1
1. 使用低频信号源产生10 0.5 200ippUVfHz， 的正弦波信号，加至加法器输入端。
2. 自制三角波产生器产生0.55%1ppTmsVV（），的类似三角波信号1ou，并加至加法器的另一输入端。
3. 自制加法器，使其输出电压211 6iioUUU。
4. 自制选频滤波器，滤除1ou频率分量，得到峰峰值等于6V 的正弦信号22oouu，用示波器观察无明显失真。
5. 将1ou和2ou 送入自制比较器，其输出在1K负载上得到峰峰值为1V 的输出电压3ou。
二、电路设计及参数计算：
1) 类三角波发生器
由于运放数量的限制，无法构造双运放的常规三角波发生器，这里采用一阶积分电路，当时间常数足够大时，积分曲线可近似为直线积分。根据这样的思路，可以采用单运放的方波产生器，带动积分电路方式产生类三角波。
单运放的方波产生器即一个正反馈的双门限滞回比较器。反向端输入，输入信号也为一个简单积分电路，输出信号即为充电电压， U1ALM324AD321141VEE-5VVCC5Vc110nFR39.86kΩR29.81kΩIO2C2100nFR450kΩKey=B50 %R150kΩKey=A50 %
周期为211322ln(1)RTRCR；取11110;25(50)CnFRkRk为的滑动变阻器
周期要求为30.510Ts，令3-932321225101010ln(1)=0.510RTRf
得230.859RR，不妨取22331==10RRRkR；；
1R为50k的滑动变阻器，可以根据实际情况调节三角波频率。
对于无源积分电路，以充电时为例222242()()(0)()tccccutUUUeRC
集成运算放大器比较器电路分析
1.LM358比较器
通过图3.13测试，可以看到当输入电压ui小于1V时，输出电压 uo 约为5V左右；当输入电压在1-3V时，输出电压uo约为-5V。即当UiUr时，uo输出低电平。
将ui和UR互相调换位置，重复上述过程，记录输出电压uo，可观察到结果刚好相反。
在实验中为何会出向上述现象？分析一下其中的原因。
在图3.13(a)电路中，同相输入端接基准电位(或称参考电位)UR。被比较信号由反相输入端输入。集成运放 LM358处于开环状态。当 ui>UR 时，由于 LM358 的电压放大倍数足够大，所以，输入端只要有微小的电压差，电压即饱和输出，在第一种情况下，输出电压为负饱和值为-Uom；同理当 ui
通过上述分析可知，图3.13所示电路的功能是将一个输入电压与另一个输入电压或基准电压进行比较，判断它们之间的相对大小，比较结果由输出状态反映出来，该电路称为单限电压比较器，其特性如图3.14所示。
图3.14 单限电压比较器传输特性
2.电压比较器LM393/LM339
LM393是低功耗低失调电压两比较器，LM339是低功耗低失调电压四比较器。两种比较器，原理图一样，功能参数一样。
(1) LM393/LM339工作原理
LM339集成块采用C-14型封装，图3.15为外型及管脚排列图。
图3.15 比较器LM339
LM339类似于增益不可调的运算放大器。每个比较器有两个输入端和一个输出端。两个输入端一个称为同相输入端，用“+”表示，另一个称为反相输入端，用“-”表示。用作比较两个电压时，任意一个输入端加一个固定电压做参考电压（也称为门限电平，它可选择LM339输入共模范围的任何一点），另一端加一个待比较的信号电压。当“+”端电压高于“-”端时，输出管截止，相当于输出端开路。当“-”端电压高于“+”端时，输出管饱和，相当于输出端接低电位。两个输入端电压差别大于10mV就能确保输出能从一种状态可靠地转换到另一种状态，因此，把LM339用在弱信号检测等场合是比较理想的。LM339的输出端相当于一只不接集电极电阻的晶体三极管，在使用时输出端到正电源一般须接一只电阻（称为上拉电阻，选3-15K）。选不同阻值的上拉电阻会影响输出端高电位的值。因为当输出晶体三极管截止时，它的集电极电压基本上取决于上拉电阻与负载的值。另外，各比较器的输出端允许连接在一起使用。
