电工电子实验报告实验4.6 运算放大器的线性应用
运算放大电路实验报告
运算放大电路实验报告运算放大电路实验报告引言运算放大电路是电子工程领域中一种常见的电路，它广泛应用于信号放大、滤波、积分、微分等功能。
本实验旨在通过搭建运算放大电路并进行实际测试，探究其工作原理和特性。
实验目的1. 了解运算放大电路的基本原理和组成结构；2. 熟悉运算放大电路的实际搭建和调试方法；3. 掌握运算放大电路的特性参数测量方法。
实验器材1. 运算放大器（OP-AMP）；2. 电阻、电容等元件；3. 示波器、函数发生器等测试仪器。
实验步骤1. 搭建基本的非反馈运算放大电路。
将运算放大器的正、负输入端分别连接到电压源和接地，输出端接入负载电阻。
根据实验要求选择适当的电阻值，并使用示波器检测输出信号。
2. 测试运算放大器的放大倍数。
将输入信号接入运算放大器的正输入端，通过函数发生器输入不同频率和幅度的信号，并测量输出信号的幅度。
根据测量结果计算得到运算放大器的放大倍数。
3. 探究运算放大器的输入阻抗和输出阻抗。
使用电压源作为输入信号，通过改变输入电阻的值，测量输入电压和输出电压之间的关系。
同样地，通过改变负载电阻的值，测量输出电压和负载电阻之间的关系。
分析测量结果，得出运算放大器的输入阻抗和输出阻抗。
4. 实现运算放大器的反相放大功能。
在基本的非反馈运算放大电路的基础上，引入反馈电阻，并调整电阻的值，使得输出信号与输入信号呈反相关系。
通过示波器观察和测量输入信号和输出信号的波形，验证反相放大的功能。
实验结果与分析1. 在搭建基本的非反馈运算放大电路后，通过示波器观察到输出信号与输入信号具有相同的波形，且幅度有所放大。
这表明运算放大器实现了信号的放大功能。
2. 在测试运算放大器的放大倍数时，发现输出信号的幅度与输入信号的幅度成正比。
根据测量数据计算得到的放大倍数与理论值相符合，说明运算放大器具有较好的放大性能。
3. 通过测量输入电压和输出电压之间的关系，得到运算放大器的输入阻抗约为几十兆欧姆，说明输入电阻较高，不会对输入信号产生较大的负载效应。
运算放大器线性应用
运算放大器的线性应用实验目的1.掌握检查运算放大器好坏的方法。
2.掌握运算放大器组成比例，求和运算，积分运算电路的工作原理以及运算功能。
3.掌握以上各种应用电路的组成及其测试方法。
实验仪器1.双踪示波器X12.函数发生器X13.数字万用表X14.直流稳压电源X15.运算放大器X1；面包板X1；电阻若干；导线若干实验原理1.运算放大器是一种包含许多晶体管的集成电路，其作用是把输入电压放大一定倍数后在输送出去，其输出电压与输入电压的比值称为电压的放大倍数。
2.在集成运放应用的电路中，运放的工作范围有两种：工作在线性区（指输入电压U0与输出电压Ud成正比时的输入电压范围）或工作在非线性区。
3.集成运放工作在线性区有两个特点：虚短：集成运放两个输入端之间的电压接近于零。
虚断：流入集成运放两个输入端的电流可视为零。
4. UM741的引脚图：实验内容：基本操作：将电源1，电源2分别调为12V，将电源1的黑色夹子接在放大器的引脚4（正电源端），将电源2的黑色夹子接在放大器的引脚11（负电源端），接着电源1,2的红色夹子接在一起(接地端)，使电源输出±12V。
(1).运算放大器的好坏检测实验电路图：实验步骤：1.调节信号发生器，并将红色夹子接在放大器的引脚3（同相输入端），使其输入1kHz，1V峰峰值的正弦波信号Ui，黑色夹子接地。
2.将引脚2用导线接在引脚14（输出端口4），并将示波器的红色夹子接在引脚14上，黑色夹子接地。
3.观察示波器上显示的输出电压U0；比较Ui与U0的大小。
实验结果：(2)反相比例运算放大器实验电路图：实验步骤：1.如图连接电路，在反相输入端接入直流电压Ui。
2.根据下表内容进行测量，并完成表格，绘制传输特性。
实验结果：(3)积分电路实验电路图：操作步骤：1.如上图所示连接电路，并输入峰峰值为2V，f=1kHz的正弦信号。
2.观察并记录示波器上Ui，U0的波形，绘制波形。
实验结果：(4)积分电路操作步骤：1.如图连接电路，并输入峰峰值为2V ，f=1kHz的方波信号。
集成电路运算放大器的线性应用
高开环增益
输入端几乎不吸收电流， 使得输入信号源不受负
载影响。
输出端具有很低的内阻， 可以驱动较大的负载。
无反馈时的电压放大倍数 极高，使得运算放大器具
有很高的放大能力。
高共模抑制比
对共模信号（两个输入端共 有的信号）有很强的抑制能
力，提高了抗干扰性能。
常见集成电路运算放大器类型
通用型运算放大器
高精度运算放大器
故障诊断与排除方法
01 02 03 04
当运算放大器出现故障时，首先检查电源和接地是否正常，排除电源 故障。
检查输入信号是否正常，以及输入电路是否存在短路或开路现象。
观察运算放大器的输出信号是否正常，如有异常则检查反馈电路和元 件是否损坏。
使用示波器等测试工具对运算放大器进行测试，进一步确定故障原因 并进行修复。
参考运算放大器的典型应 用电路，选择合适的外围 元件和参数。
应用注意事项与技巧
01 在使用运算放大器前，应对其进行充分的测 试和验证，确保其性能稳定可靠。
02
合理设计运算放大器的输入和输出电路，避 免引入不必要的噪声和失真。
03
注意运算放大器的电源和接地设计，确保电 源稳定且接地良好。
04
根据应用需求选择合适的反馈电路和元件， 以实现所需的放大倍数和带宽。
音频滤波器
通过配置运算放大器和外围元件，构成 各种滤波器，如低通、高通、带通等， 对音频信号进行频率选择和处理。
传感器信号调理电路
传感器信号放大电路
01
针对传感器输出的微弱信号，利用运算放大器进行放大，提高
信号的幅度和信噪比。
传感器信号滤波电路
02
去除传感器信号中的噪声和干扰，提取有用的信号成分，提高
运算放大器的应用实验报告
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。
运放的线性运用
R’
+ u0 -
运算放大器的线性应用
6、加法与减法运算电路（1） 加法与减法运算电路（ ①反向加法器： 输入信号均加入反向端 平衡电阻R’=R1//R2//R3//Rf 若取R1=R2=R3=R，则
R’ ui3 ui2 ui1 R3 R2 R1 i2 i1 Δ ∞ + + i3 if Rf
u0
uo= −
0.1 ui(mV)
-10 线性区
运算放大器的线性应用
2、线性运放的分析特点 设U+与U-为运放同相与反相端的电位， 因为对于理想运放有Aod=∞，所以
UU+ RF
Δ A + uo
+
U+=U-（虚短） （虚短）
设I+与I-为同相与反相端的输入电流， 因为对于理想运放有rid=∞，所以
ui1 uid ui2 + rid ro + uo -
运算放大器的线性应用
Rf
1、运放线性运用的条件： 运放线性运用的条件： 引入深度负反馈
+ ui -
R1
Af =
当 1 + AF
A 1 + AF
Δ ∞ + + R’
+ u0 -
1 = 1 时， Af ≈ AF F
A
uo(V) 10 -0.1 0
非线性区
因此，引入深度负反馈后，闭环增益 与开环增益无关，而实际中F并不趋近 于零，因此放大器可实现线性工作
Rf R
(ui1 + ui 2 +u i 3 )
运算放大器的线性应用
6、加法与减法运算电路（2） 加法与减法运算电路（ ②同向加法器：
运算放大器的应用实验报告
运算放大器的应用实验报告运算放大器（Operational Amplifier，简称Op-Amp）是一种重要的电子元件，在电子电路中有着广泛的应用。
本实验旨在通过实验操作，加深对运算放大器的工作原理和应用特性的理解，同时掌握运算放大器在电路中的具体应用。
一、实验目的。
1. 了解运算放大器的基本工作原理；2. 掌握运算放大器的基本参数测量方法；3. 学习运算放大器在电路中的应用，包括比较器、放大器、积分器和微分器等。
二、实验仪器与设备。
1. 示波器。
2. 直流稳压电源。
3. 示波器探头。
4. 运算放大器集成电路。
5. 电阻、电容等元件。
6. 实验电路板。
7. 万用表。
三、实验原理。
运算放大器是一种差动放大器，具有高输入阻抗、低输出阻抗、大增益和宽带宽等特点。
在实验中，我们将通过测量运算放大器的输入输出特性、电压增益、输入偏置电流等参数，来了解其基本特性。
运算放大器在电路中的应用非常广泛，比如在比较器电路中，当输入电压超过一定阈值时，输出电压会发生跳变；在放大器电路中，运算放大器可以放大微弱的信号；在积分器和微分器电路中，可以实现信号的积分和微分运算。
四、实验内容与步骤。
1. 搭建运算放大器的输入输出特性测量电路，通过改变输入电压，测量输出电压与输入电压的关系曲线；2. 测量运算放大器的电压增益，并分析其影响因素；3. 搭建运算放大器的比较器电路，观察输入电压与输出电压的关系；4. 搭建运算放大器的放大器电路，测量放大电路的电压增益；5. 搭建运算放大器的积分器和微分器电路，观察输入输出波形，并分析其特性。
五、实验数据与分析。
1. 输入输出特性曲线如图所示（图表略），通过测量得到的数据绘制曲线，可以看出运算放大器的输入输出特性呈线性关系；2. 测量得到的电压增益为100，经分析发现电阻值的选择对电压增益有一定影响，需要合理选择电阻值以满足设计要求；3. 比较器电路的实验结果表明，运算放大器在一定输入电压范围内输出电压保持稳定，一旦超过阈值，输出电压会发生跳变；4. 放大器电路的实验结果显示，运算放大器可以有效放大输入信号，且放大倍数与电阻值的选择有关；5. 积分器和微分器电路的实验结果表明，运算放大器可以实现信号的积分和微分运算，输出波形与输入波形呈现出相应的积分和微分关系。
电工电子实验运算放大器的线性应用
同时用万用表测量Ui1和 输出电压UO，应有UO = Ui1，否则，运放是坏的。 （Ui1可在正、负5V范围 内调整的直流电压）
+5V Ui1 -5V
5
1 同相比例放大器
v 1．基本原理 图为同相比例放大器，若运算放大器是理想的，
则放大倍数为：
AU
UO Ui
1 Rf R1
输出电压为：
UO
AU
Ui
-2.56
2.56
2
-1V
0.1 V
1.44
1ms
0.1410
-0.141
14
-1
12
v 3.调测注意Biblioteka 项+5V ±0.2V -5V
A．运放使用的是±9V双电源，电压值应尽量 对称，连接方法要正确。
B．Ui2用实验箱上电位器分压取得，调整为 +1V（或－1V），用万用表测量。
C．取信号发生器的正弦交流电压，调整 Ui1=0.1V（有效值，用毫伏表测量）。需注意 核查和消除信号发生器输出中的直流偏移（直
Rf R1
输出电压为：
UO
AU
Ui
Rf R1
Ui
8
v 2．设计要求
放大倍数 AU=-10
v 3 ．输入电压
输入电压Ui=0.1V（有效值），频率为1KHz的 交流电压
分别观测、记录输出电压的波形及电压值 以及周期和相位关系。
9
3、反相加法器
一．基本原理
图是反相加法器，若 运算放大器是理想 的：
流偏移旋钮置零或信号发生器输出不平衡）。
D．用双踪示波器观察Ui1和UO（耦合方式为直 流），无失真。画出输出波形（注意极性关系、
输出偏移关系、标注相关参数）。
电工电子实验报告实验46运算放大器的线性应用
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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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=Ui
2．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=Ui
2．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 -1.396
3．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 -1.703
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）
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。