实验五集成运算放大器的基本应用共7页文档
实验五 集成运放的基本应用——信号运算电路
一、实验目的：
集成运放的基本应用——信号运算电路
1、熟悉用集成运算放大器构成基本运算电路的方法； 2、学习设计比例放大，加法、减法运算等电路； 3、掌握电流、电压转换电路的设计、调试方法； 4、学习双电源的连接方法。
二、实验原理：
集成运算放大器具有增益范围大，通用性强，灵活性大，体积小，寿命长，耗电省，使 用方便等特点， 因此应用非常广泛， 由运算放大器构成的数学运算电路是运放线性应用电路 之一。 1、反相比例运算 在理想条件下，电路的闭环增益为：
图 5-5 基本微分运算电路
三、实验内容：
1、按图 5-6 安装运放调零电路，在输入端接地时调节 W 使 uO=0。
2
Hale Waihona Puke 图 5-6 调零电路 2．反相比例放大器 实验电路如图5-7所示
图5-7 反相比例放大电路 按表5-1内容实验并测量记录 表5-1 直流输入电压Vi（mV） 理论估算（mV） 输出电压Vo 实 际 值（mV） 误差 3．反相求和放大电路 实验电路如图5-8所示 100 300 500 600 1000 3000
四、预习要求：
1、了解F741运算放大器的性能参数，计算各运算电路输出电压UO的数值。 2、当用示波器观察积分输入、输出信号时，会发现波形不稳定，怎样才能使波形稳定 下来。
五、思考题：
1、分析基本运算电路输出电压的误差产生的原因，如何减小误差。 2、在分析加法、减法、微分、积分运算电路时，所依据地基本概念是什么？基尔霍夫 电流定律（KCL）是否得到应用？如何导出输入与输出之间的关系？
Auf
Rf Rf UO ，U O US US R1 R1
上式可见 R f R1 为比例系数，若当 R f R1 时，则 U S U O ，故电路即变成了反相 器。 R2 R f / / R1 用来减小输入偏置电流引起的误差。
集成运算放大器的应用实验报告
集成运算放大器的应用实验报告集成运算放大器的应用实验报告一、实验题目：集成运算放大器的应用二、实验目的：1、在面包板上搭接μA741的电路。
首先将+12V和-12V直流电压正确接入μA741的Vcc+(7脚)和Vcc-（4脚）。
2、用μA741组成反比例放大电路，放大倍数自定，用示波器观察输入和输出波形，测量放大器的电压放大倍数。
3、用μA741组成积分电路，用示波器观察输入和输出波形，并做好记录。
三、实验摘要：1、在面包板上搭接一个搭接μA741的电路2、用示波器观察输入和输出波形，测量放大器的电压放大倍数。
3、用μA741组成积分电路，用示波器观察输入和输出波形。
四、实验仪器：1、示波器2、函数发生器3、数字万用表4、面包板，100欧电阻2个，1000欧电阻，导线，可调直流电压源五、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。
在大多数情况下，将运放视为理想运放，满足下列条件的运算放大器称为理想运放。
理想运放在线性应用时的两个特性：（1）理想运算放大器的两个输入端流进运放的电流为零，成为“虚断”。
（2）理想运算放大器的两个输入端间的电压差为零，成为“虚短路” 用μA741组成反比例放大电路，放大倍数自定，用示波器观察输入和输出波形，测量放大器的电压放大倍数。
原理图：VCC12VVCC715GNDR1100ΩR2GND100Ω2U1613524UA741CDVEEVE E-12VR41kΩ6XFG1XSC1Ext Trig+_GNDGNDA+_+B_GNDGND J1AC1Key = A10uFVCC12VVCC71515GNDGNDR1100ΩR2100Ω2U16324UA741CDVEEVE E-12V6XFG1XSC1Ext Trig+_GNDGNDA+_+B_GNDGND六、实验步骤及数据1、反比例放大电路：原理图：现在面包板上搭好如上图原理图所示的电路，在将示波器与函数信号发生器接入，打开示波器测量。
实验五 集成运算放大器的基本运算电路(2)
实验五 集成运算放大器的基本运算电路一、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、正确理解运算电路中各组件参数之间的关系和“虚短”、“虚断”、“虚地”的概念。
二、设计要求1、设计反相比例运算电路，要求|A uf |=10，R i ≥10K Ω，确定外接电阻组件的值。
2、设计同相比例运算电路，要求|A uf |=11，确定外接电阻组件值。
3、设计加法运算电路，满足U 0=-（10U i1+5U i2）的运算关系。
4、设计差动放大电路（减法器），要求差模增益为10，R i >40K Ω。
5、应用Multisim8进行仿真，然后在实验设备上实现。
三、实验原理1、理想运算放大器特性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。
当外部接入不同的元器件组成负反馈电路时，可以实现比例、加法、减法、积分、微分等模拟运算电路。
理想运放，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 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。
理想运放在线性应用时的两个重要特性： (1)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”。
(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运放应用电路的基本原则，可简化运放电路的计算。
2、基本运算电路 (1)反相比例运算电路电路如图2.5.1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2.5.1反相比例运算电路图2.5.2反相加法运算电路(2) 反相加法电路i 1F O U R R U -=电路如图2.5.2所示，输出电压与输入电压之间的关系为)U R RU R R (U i22F i11F O +-=R 3＝R 1//R 2//R F (3)同相比例运算电路图2.5.3(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i 1FO )U R R (1U +=R 2＝R 1//R F 当R 1→∞时，U O ＝U i ，即得到如图2.5.3(b)所示的电压跟随器。
实验五---集成运算放大器的参数测试
实验五 集成运算放大器的参数测试一、实验目的1、学会集成运放失调电压U IO 的测试方法。
2、学会集成运放失调电流I IO 的测量方法。
3、掌握集成运放开环放大倍数Aod 的测量方法。
4、学会集成运放共模抑制比K CMR 的测试方法。
二、实验仪器及设备1、ＤＺＸ－１Ｂ型电子学综合实验台 一台2、XJ4323 双踪示波器 一台3、集成运放 uA741 一片 三、实验电路1、测量失调电压U IO 。
2、测量失调电流I IO 。
I IO =RR R U U O O ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-12121式中的U O1为测失调电压U IO 时的U O1 ，U O 2 为下面电路中测得的U O 。
U IO =211R R R+U O1R2 5.1KR2 5.1K3、测量开环放大倍数Aod 。
4、共模抑制比K CMR 。
注意：Ui 必须小于最大共模输入电压U iCM ＝12V四、实验内容及步骤 1、测量失调电压U IO（1） 按图接好电路，检查电路无误后接通电源，用示波器观察输出Uo 有无振荡，若有振荡，应采用适当措施加以消除。
（2） 测量输出电压，记做U O1，并计算失调电压U IO 。
2、测失调电流I IO（1） 按图接好电路，检查电路无误后接通电源，用示波器观察输出Uo 有无振荡，若有振荡，应采用适当措施加以消除。
（2） 测量输出电压，记做U O2，并计算失调电流I IO 。
3、测量开环放大倍数Rf 5.1KA Od =UiR R R U O 323+URf 5.1KK CMR = OCO A A d=UoU R R F i1•（1） 按图接好电路，接通电源。
（2） 在输入端加入Us ＝1V ，f ＝20Hz 的交流信号，用毫伏表测量Uo 和Ui ，计算出Aod 。
4、测量共模抑制比（1） 按图接好电路，接通电源。
（2） 在输入端加入一定幅值的频率为20Hz 的交流信号，用毫伏表测量Uo 和Ui ，计算出K CMR 。
集成运放实验报告
集成运放实验报告集成运放实验报告引言：集成运放（Integrated Operational Amplifier）是一种重要的电子元件，广泛应用于各种电路中。
本实验旨在通过实际操作和测量，深入了解集成运放的基本原理、特性以及应用。
一、实验目的本实验的主要目的是：1. 了解集成运放的基本原理和特性；2. 学会使用集成运放进行信号放大和滤波；3. 掌握集成运放在各种电路中的应用。
二、实验器材1. 集成运放实验箱；2. 直流电源；3. 函数信号发生器；4. 示波器；5. 电阻、电容等元器件。
三、实验步骤与结果1. 实验一：集成运放的基本特性测量将集成运放与直流电源连接，通过示波器观察输出波形，并测量输入阻抗、输出阻抗、增益等参数。
实验结果显示，集成运放具有高输入阻抗、低输出阻抗和大增益的特点。
2. 实验二：非反相放大电路的设计与测量根据给定的电路图，搭建非反相放大电路，通过函数信号发生器输入信号，测量输出波形和增益。
实验结果表明，非反相放大电路能够将输入信号放大，并保持波形不变。
3. 实验三：反相放大电路的设计与测量按照电路图要求，搭建反相放大电路，通过函数信号发生器输入信号，测量输出波形和增益。
实验结果显示，反相放大电路能够将输入信号反向放大，并且增益与电阻值相关。
4. 实验四：低通滤波电路的设计与测量根据给定的电路图，搭建低通滤波电路，通过函数信号发生器输入不同频率的信号，测量输出波形和截止频率。
实验结果表明，低通滤波电路能够滤除高频信号，只保留低频信号。
5. 实验五：带通滤波电路的设计与测量按照电路图要求，搭建带通滤波电路，通过函数信号发生器输入不同频率的信号，测量输出波形和通频带。
实验结果显示，带通滤波电路只能通过特定频率范围内的信号，滤除其他频率的信号。
四、实验总结通过本次实验，我们深入了解了集成运放的基本原理和特性，并学会了使用集成运放进行信号放大和滤波。
实验结果表明，集成运放在电子电路中具有重要的应用价值。
《高频电子线路》教学大纲
《高频电子线路》教学大纲课程编号：IB3123006课程名称：高频电子线路英文名称：Radio Frequency Circuit学时：60 学分：4课程类型：必修课程性质：专业基础课适用专业：通信工程、电子信息工程、空间信息与数字技术先修课程：电路分析基础、信号与系统、模拟电子线路基础开课学期：第五学期开课院系：通信工程学院、电子工程学院一、课程的教学目标与任务本课程是通信工程、电子信息工程、空间信息与数字技术等专业必修的一门学科基础课。
本课程的目标与任务是使学生通过本课程的学习，熟悉本课程所述各类部件的组成、特点、性能指标，以及在通信系统中的地位与作用；掌握高频电路中的基本概念、基本原理和基本方法（包括仿真方法）以及典型电路，看懂一般的实际电路；通过课程内容的学习，能较深刻地理解非线性电路的分析方法及特点；初步建立起信息传输系统的整体概念；了解重要新技术的发展趋势。
为后续的专业课的学习打好基础。
二、本课程与其它课程的联系和分工本课程为学科基础课，在基础课和专业课之间起承上启下作用。
本课程需要在电路分析基础、信号与系统、模拟电子线路基础等课程学过以后开设。
其后续课程是专业课，如通信原理、无线通信、移动通信等。
三、课程内容及基本要求(一) 绪论（2学时）通信系统的组成、频段和波段的划分、高频信号的特性、本课程所述各部件在通信系统中的地位与作用、本课程的特点与研究方法。
1.基本要求（1）了解通信系统的历史与发展和本课程的特点；（2）掌握通信系统的组成、调制的作用及其方法、高频信号的特性；（3）熟练掌握无线电波频段或波段的划分及各段特点。
2.重点、难点重点：通信系统的组成、调制的作用及其方法、无线电波频段或波段的划分及各段特点。
难点：高频信号的传播特性。
（二）高频电路基础（6学时）高频电路中常用的元器件和基本电路及其特性；阻抗匹配与阻抗变换；噪声的来源与特性、噪声系数与噪声温度；接收机的灵敏度。
1.基本要求（1）了解常用的元器件的高频特性及其等效电路、各种滤波器和高频组件、噪声的来源；（2）掌握阻抗匹配与阻抗变换的方法，热噪声的特性、噪声系数与噪声温度的计算方法，接收机的灵敏度的概念；（3）熟练掌握谐振回路的特性和用法。
直流电流表交流电压表
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实验五 用集成运算放大器组成万用电表
三、实验原理 在测量中，电表的接入应不影响被测电路的原工作状
态，因此，就要求电压表具有无穷大的输入电阻，电
流表的内阻应为零。但实际上，电表表头的可动线圈 总是有一定的内阻，此外，交流电表中的整流二极管 的压降和非线性特性也会产生误差。如果采用集成运 算放大器组成电表，就能够大大减小这些误差，提高 测量精度。
表原理图。由于被测交流电压ui加在运算放大器的同相端，故有很高
的输入阻抗。又因为负反馈能减小反馈回路中的非线性影响，故把二 极管桥路和表头置于运算放大器的反馈回路中，以减小二极管本身非
线性的影响。
图5.3 交流电压表原理图
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实验五 用集成运算放大器组成万用电表
表头电流I与被测电压ui的关系为
3．交流电压表的安装与调试
按图5.3连接电路图，改变R1的电阻值，观察表头读 数，并自拟表格将实验数据记录于表格中。
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实验五 用集成运算放大器组成万用电表
4．交流电流表的安装与调试 按图5.4连接电路图，调整R1、R2的电阻比值，观察
压，使表头过载。有了D就可使输出钳位，防止表头过
载。调整R3，可实现满量程调节。
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实验五 用集成运算放大器组成万用电表
四、实验内容与步骤
1．直流电压表的安装与调试
(1) 按图5.1连接电路图，改变R1的电阻值，使直流电压在
三个量程中变化。 (2) 在输入端接入直流电压，分别测量三个量程的电压范围，
ui I R1
(5-4)
电流I全部流过桥路，其值仅与ui/R1有关，与桥路和表头参数
《集成运算放大器应用----比例运算电路》实验报告
xxxx
姓名
xxxx
成绩
课程
名称
模拟电子技术实验
实验项目
名称
集成运算放大器应用----比例运算电路
指导教师
xxxx
教师评语
教师签名：
年月日
一、实验目的
1、掌握运算放大器组成比例、求和运算电路的结构特点。
2、掌握运算电路的输入与输出电压特性的测试方法。
二、实验原理
运算放大器是具有两个输入端和一个输出端的高增益、高输入阻抗的电压放大器。在
+1V
+2V
-1V
-2V
-4V
输出Uo(V)
理论值
0
3
6
-3
-6
-12
实测值
0
3.06
6.05
-2.98
-5.92
-9.87
计算误差
0
0.06
0.05
0.02
0.08
2.13
表2同相比例运算实验数据表
六、实验结果及分析
对比理论值和实验值，存在误差，反相比例运算电路误差值较大，同相比例运算电路误
差相对较小，可能由于为运放所提供的直流电源小于12V；同相比例运算电路中，输入电
压越大，误差越大。
xxxxx学校
学生实验报告
实验课程名称:模拟电子技术实验
开课实验室电子技术实验室
系、部：xxxxxx年级：x专业班：xx
学生姓名xx学号xxx
开课时间2013至2014学年第二学期
总成绩
教师签名
《集成运算放大器应用----比例运算电路》实验报告
开课实验室：电子技术实验室2014年5月26日
系部
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实验五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、了解和掌握集成运算放大器的功能、引脚
2、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。
3、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。
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
=∞
ud
=∞
输入阻抗r
i
=0
输出阻抗r
o
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 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”。
（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运放应用电路的基本原则，可简化运放电路的计算。
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
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8－1 反相比例运算电路 图8－2 反相加法运算电路 2) 反相加法电路
电路如图8－2所示，输出电压与输入电压之间的关系为
)U R R
U R R (
U i22
F i11F O +-= R 3＝R 1 // R 2 // R F 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
i 1
F
O U R R U -
=
i 1
F
O )U R R (1U +
= R 2＝R 1 // R F 当R 1→∞时，U O ＝U i ，即得到如图8－3(b)所示的电压跟随器。
图中R 2
＝R F ，用以减小漂移和起保护作用。
一般R F 取10K Ω， R F 太小起不到保护作用，太大则影响跟随性。
(a) 同相比例运算电路 (b) 电压跟随器
图8-3 同相比例运算电路
4) 差动放大电路（减法器）
对于图8-4所示的减法运算电路，当R 1＝R 2，R 3＝R F 时， 有如下关系式
图8－4 减法运算电路图 8-5 积分运算电路 5) 积分运算电路
反相积分电路如图8－5所示。
在理想化条件下，输出电压u O 等于 式中 u C (o)是t ＝0时刻电容C 两端的电压值，即初始值。
如果u i (t)是幅值为E 的阶跃电压，并设u c (o)＝0，则
即输出电压 u O (t)随时间增长而线性下降。
显然RC 的数值越大，达到给定的U O 值所需的时间就越长。
积分输出电压所能达到的最大值受集成运放最大输出范围的限值。
在进行积分运算之前，首先应对运放调零。
为了便于调节，将图中K 1
闭合，即通过电阻R 2的负反馈作用帮助实现调零。
但在完成调零后，应将K 1打开，以免因R 2的接入造成积分误差。
K 2的设置一方面为积分电容放电提供通路，同时可实现积分电容初始电压u C (o)＝0，另一方面，可控制积分起始点，即在加入信号u i 后， 只要K 2一打开， 电容就将被恒流充电，
电路也就开始进行积分运算。
本实验采用的集成运放型号为741，引脚排列如图7－1所示，它是八脚双列直插式组件，②脚和③脚为反相和同相输入端，⑥脚为输出端，⑦脚和④脚为正、负电源端，①脚和⑤脚为失调调零端，①⑤脚之间可接入一只几十K Ω的电位器并将滑动触头接到负电源端。
⑧脚为空脚。
μA741管脚图
三、实验设备与器件
1、±12V 直流电源
2、函数信号发生器
3、交流毫伏表
4、直流电压表
5、集成运算放大器μA741×1 电阻器、电容器若干。
四、实验内容
实验前要看清运放组件各管脚的位置；切忌正、负电源极性接反和输出端短路，否则将会损坏集成块。
1、反相比例运算电路
1) 按图8－1连接实验电路，接通±12V 电源，输入f ＝100Hz ，U i ＝0.5V 的正弦交流信号，测量相应的U O ，并用示波器观察u O 和u i 的相位关系，记入表8-1。
表8-1 U i ＝0.5V ，f ＝100Hz U i （V ） U 0（V ）
u i 波形
u O 波形
A V
实测值 计算值
2、同相比例运算电路
1) 按图8－3(a)连接实验电路。
实验步骤同内容1，将结果记入表8－2。
2) 将图8－3(a)中的R 1断开，得图8－3(b)电路重复内容1)。
表8－2 U i ＝0.5V f ＝100Hz U i （V ） U O (V)
u i 波形
u O 波形
A V
实测值
计算值
3、 反相加法运算电路*课后用仿真软件选做完成
1)
按图8－2连接实验电路。
2) 输入信号采用直流信号，图8－6所示电路为简易直流信号源，由实验者自行完成。
实验时要注意选择合适的直流信号幅度以确保集成运放工作在线性区。
用直流电压表测量输入电压U i1、U i2及输出电压U O ，记入表8－3。
图8－6 简易可调直流信号源
表8-3 U i1(V) U i2(V) U O (V)
5、积分运算电路*课后用仿真软件完成
实验电路如图8－5所示。
1) 打开K 2，闭合K 1，对运放输出进行调零。
2) 调零完成后，再打开K 1，闭合K 2，使u C (o)＝0。
3) 预先调好直流输入电压U i ＝0.5V ，接入实验电路，再打开K 2，然后用直流电压表测量输出电压U O ，每隔5秒读一次U O ，记入表8-5，直到U O 不继续明显增大为止。
表8－5
五、实验总结
1、 整理实验数据，画出波形图（注意波形间的相位关系）。
2、 将理论计算结果和实测数据相比较，分析产生误差的原因。
3、 分析讨论实验中出现的现象和问题。
希望以上资料对你有所帮助，附励志名言3条：
1、上帝说：你要什么便取什么，但是要付出相当的代价。
2、目标的坚定是性格中最必要的力量源泉之一，也是成功的利器之一。
没有它，天才会在矛盾无定的迷径中徒劳无功。
3、当你无法从一楼蹦到三楼时，不要忘记走楼梯。
要记住伟大的成功往往不是一蹴而就的，必须学会分解你的目标，逐步实施。