运算放大器的线性应用1
运算放大器的线性应用和非线性应用
充电
放电
++
Uo=Vz+ UDoN
31
(5)电容器端电压随时间变化规律为
32
二、设计过程
1、求R1和R2的值,可使F=0.47,则 T=2RC
图7-16
方波发生器
29
3、设计条件 (1)电源电压为:±9V (2)负载阻抗 RL=10KΩ
4、分析 (1)R、C作为积分电路,即:定时电路. (2)从电路结构看,它由一个迟滞比较器和RC充
放电电路组成.其中迟滞比较器作为状态记忆电 路,RC作为定时电路.
(3)电路的正反馈系数F为:
30
强调:
39
实验箱双电源的接法
40
四运放管脚图
TL084、LM324
41
运放的检测电路
当Uo=Ui1时，运放是好的。
42
T1.设计一个文氏桥正弦波振荡器
技术指标要求：
1、电路结构要求
2、电路指标 (1)f=1KHZ (2)UO=1V
3、设计条件 （1）电源电压为：±9V （2）负载电阻RL=10KΩ
16
五、反相加法器
17
又因为 if=i1+i2+i3，则
18
六、同相相加器
19
实验三十六 运算放大器线性应用电路
J1.设计一个反相比例放大器 （一）设计技术指标 1）Au=20 2)Ri=1KΩ 3)Uopp≥1V （二）设计条件
1） Ec= ±9V
2) RL= 5.1KΩ
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。
集成运算放大器在线性区的应用
集成运算放大器在线性区的应用摘要：运算放大器用途非常广泛，接入适当的反馈网络，可实现不同用途的电路，本论文主要研究Multisim仿真环境下的集成运算放大器传输特性、集成运算放大器构成的比例运算电路、加减法运算电路。
关键字：运算放大器 Multisim 运算电路在实际电路中，集成运算放大器通常结合反馈网络共同组成某种功能的电路模块，由于早期应用于模拟计算机中，用以实现数学运算，故名“运算放大器”。
运算放大器是具有很高放大倍数的电路单元，常简称运放，随着半导体技术的发展，如今绝大多数的运放是以单片的形式存在。
集成运算放大器可分为如下几种类型：通用型、高阻型、低温漂型、高速型、低功耗型和高压大功率型。
运算放大器用途非常广泛，接入适当的反馈网络，可实现不同用途的电路，如信号放大、信号运算、信号处理和波形的产生与变换。
其应用已经延伸到汽车电子、通信、自动控制、消费等各个领域。
一、关于集成运放参数的选择（1）最大输出电压：集成运算放大器的最大输出电压约为±14V。
（2）开环电压放大倍数：没外接反馈环节测定的差模放大倍数。
（3）输入失调电压：当输入为零时，输出不为零。
如果要使此时的输出为零，输入端加一个很小的补偿电压，即为输入失调电压。
一般为毫伏级。
（4）输入失调电流：输入为零时，两个输入端静态基极电流之差，一般为零点零几的微安级。
二、原理及方案集成运算放大器具有放大倍数高，输入电阻大，输出电阻小，可靠性高等特点，广泛应用于各种技术领域，应用中按照其传输特性，可分为线性区和非线性饱和区。
在理论研究中将集成运算放大器理想化，即放大倍数和输入电阻趋近于无穷大，输出电阻无穷小，也可推导得到集成运放工作在线性区的两点重要依据[1]：（1）（一）反相比例运算图1是由集成运算放大器构成的反相比例运算电路，主要特点是反馈电阻跨接于输出端与反相输入端之间构成闭环，输入信号由反相输入端输入。
根据集成运算放大器工作在线性区的两点重要依据可以得到式(2)。
电子技术基础--第七章--集成运算放大器的线性应用和非线性应用
（五）反相积分运算电路
duC i 2 C dt
uC 0 uO
duo i2 C dt
u I 0 R1i1
i1 i2 0
du uI (C o ) 0 R1 dt
+VCC vI
（1）过零比较器
+ -
A -VEE
vO
可以认为
vI >0 时， vOmax = VOH= +VCC vI <0 时， vOmax = VOL=-VEE
（同相过零比较器）
vI =0 称为门限电压或阈值电压Vth
+VCC vI + A -VEE vO
输入为正负对称的正弦波 时，输出为方波。
2. 加法电路
实例1
vS2 vS1
i2 R2 i1
R1
if
iI
N P – +
Rf vO
根据虚短、虚断和N点的 KCL得：
vN vP 0
vS1 - v N vS2 - v N v N - v O R1 R2 Rf Rf Rf - vO vS1 vS 2 若 R1 R2 Rf 则有 - vO vS1 vS 2 R1 R2 （加法运算） 输出再接一级反相电路 可得 vO vS1 vS 2
（二）同相双门限电压比较器
VP Vi
R2 R1 VO 0 R1 R2 R1 R2
Vi R2 R1VO 0
R1 2 Vi VO VO R2 10
上限阈值电压： th 2 R1 VO 2 (6) 1.2V V
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。
集成运算放大器的线性应用实验
集成运算放大器的线性应用实验佘新平编写一、 实验目的1．了解集成运放的使用方法；2．熟悉集成运放的双电源和单电源供电方法；3．掌握集成运放构成各种运算电路的原理和测试方法。
二、 实验仪器及器件 1．双踪示波器； 2．直流稳压电源； 3．函数信号发生器；4．数字电路实验箱或实验电路板；5．数字万用表；6．集成电路芯片uA741 2块、瓷片电容0.01uF2个、电阻10k 10个、20k 5个、30k 2个、50k 2个、100k 2个、5.1k 1个、3.3k 1个、680k 1个，10k 电位器3个。
三、 预习要求1．熟悉集成电路芯片uA741的引脚图及功能； 2．掌握集成运放的工作特点；3．掌握构各种运算电路的形式及工作原理。
四、实验原理（1）集成运放简介集成电路运算放大器（简称集成运放或运放）是一个集成的高增益直接耦合放大器，通过外接反馈网络可构成各种运算放大电路和其它应用电路。
集成运放uA741的电路符号及引脚图如图1所示。
图1 uA741电路符号及引脚图任何一个集成运放都有两个输入端，一个输出端以及正、负电源端，有的品种还有补偿端和调零端等。
（a ）电源端：通常由正、负双电源供电，典型电源电压为±15V 、 ±12V 等。
如：uA741的7脚和4脚。
（b ）输出端：只有一个输出端。
在输出端和地（正、负电源公共端）之间获得输出电压。
如：uA741的6脚。
最大输出电压受运放所接电源的电压大小限制，一般比电源电压低1～2V ；输出电压的正负也受电源极性的限制；在允许输出电流条件下，负载变化时输出电压几乎不变。
这表明集成运放的输出电阻很小，带负载能力较强。
调零V - V + -V cc调零 +V cc NC V O（c ）输入端：分别为同相输入端和反相输入端。
如：uA741的3脚和2脚。
输入端有两个参数需要注意：最大差模输入电压V id max 和最大共模输入电压V ic max。
运放的线性运用
运算放大器的线性应用
4、集成运算放大器调零功能 由于输入失调的存在，运放在 输入为零时，输出并不为零。由 于本次实验采用带调零端子的 741芯片做实验，所以可采用右 741 图所示的调零电路进行调零。 方法：对照741 741管脚图， 741 ， 完成Uo=3Ui的运算实验电路的 =3 连接后，使Ui接地，用万用 表直流200mV挡监测输出是否 为零，如不为零，则调节 10kΩ电位器使得输出为零。
若取R1=R2、 R3=Rf
Rf R1
(ui 2 − ui1 )
运算放大器的线性应用
7、实验方案
如图所示，使用两个741，并合适选取 参数可实现 Uo = 2Ui1 − 5Ui 2 + 3Ui 3
运算放大器的线性应用
8、注意事项 （1）注意凡是使用运放，必须先检查运放好坏。 （2）做调零时，必须用插在箱内插座上的uA741 A741芯片， 保证调零端子的接入。 （3）注意±12V电源接入运放uA741的4、7脚时不要接反， ±12V A741 4 否则会烧坏运算放大器。 （4）无须调零时，可利用焊在箱内部的741 741芯片(标有A1 A2) A1、A2) 741 A1 来完成运放实验。但须注意，实验室的A1、A2 A1、 A1 A2芯片所需电源已 与箱内±12V ±12V电 源连接，只需打开模拟实验箱上的总电源开关 及箱上±12V A1、 ±12V电源开关，就相当于A1、A2 A1 A2芯片供电电源已连上
Uo=3Ui 调零电路
运算放大器的线性应用
5、比例运算电路 ①反向比例运算： 实现运算uo=-kui 平衡电阻R’=R1//RF ②同向比例运算： 同向比例运算： 实现运算uo=+kui 平衡电阻R’=R1//RF
+ ui + ui R’ Rf R1 R1 Rf
运放线性
三、实验任务
• 1、根据模拟电路实验想上的元器件，设计一 个实现UO=3Ui的运算电路，并要求：
• （1）采用带“调零”功能的运算放大器，并 对该电路进行调零，说明方法。
• （2）求出电路的传输特性曲线。 • 2、根据模拟电路实验箱上的元器件，设计一
个实现UO=2Ui1-5Ui2的运算电路。
模拟电子技术实验
实验2.4 运算放大器的线性应用1
第1页/共10页
一、实验目的
• 1、深入理解集成运算放大器工作于线性区的 条件与特点。
• 2、掌握集成运算放大器调零功能。 • 3、掌握用集成运算放大器设计实现比例、加
减运算电路的基本方法。
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二、实验仪器及元器件
• 1、模拟实验箱 • 2、万用表 • 3、运放、电阻、电位器、电容
第4页/共10页
五、实验内容及步骤
• 1、实现UO=3Ui的运算电路：
• （1）简述原理： • 对于理想化了的运放，当它工作于线性状态下
时具有两个十分突出的特点。其一是“虚断”， 即I+=I-=0；其二是“虚短”，即U+=U-（在反 相输入同相接地电路中因U+=0，故“虚短”又 可引伸为“虚地”）。不管电路结构形式如何 复杂，均可根据这两个特点推导出输出与输入 之间的函数关系。
必要的数据记录，注意所有的测试点需在线性 范围内。
注：Ui1 、Ui2电源由实验箱上的直流信号源提供。
第8页/共10页
六：实验注意事项
• 1、304模拟实验室只需打开模拟实验箱内的总电源开关 及箱内自带±12V电源开关，相当于运算放大器电源已 连上；而303模拟实验室不仅要打开模拟实验箱内的总电
源开关及箱内自带±12V电源开关，而且还需将+12V电 源端和-12V电源端通过导线直接连接到模拟实验箱内的 集成运算放大器±12V电源端，连接时特别要注意±12V 电源线不要接反，否则运算放大器将要烧坏。
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小组成员：王乐、吴鼎、王铭烽、 沈益跑、崔子兴、刘振业、李建业
实验任务
1.判断运放好坏
2.根据模拟电路实验箱上的741运算放大器，
设计一个能实现Uo=3Ui的运算电路，用表格的 形式验证Uo=3Ui的运算电路，画出电路的传
输特性曲线
3.设计一个能实现Uo=2Ui1-5Ui2+3Ui3的运算电
实验任务
1.判断运放好坏
2.根据模拟电路实验箱上的741运算放大器，
设计一个能实现Uo=3Ui的运算电路，用表格的 形式验证Uo=3Ui的运算电路，画出电路的传
输特性曲线
3.设计一个能实现Uo=2Ui1-5Ui2+3Ui3的运算电
路，要求用表格的形式进行验证。
4.对Uo=－3Ui电路进行调零，写出“调零”
路，要求用表格的形式进行验证。
4.对Uo=－3Ui电路进行调零，写出“调零”
步骤
任务1——判断运放好坏
＇
连接后，切换输入端开关，最终输出得到如图 所示的特性曲线即可，峰值（Uom）由所接的电 源决定，如图所示电源Uom大致为10—11V左右
任务2——实现UO=3UI
Uo
（ 1
Rf ） Ui R1
步骤
任务4——实现UO=-3UI，调零
实调现零U电o=路-3Ui：
Uo
-
Rf R1
Ui
要 求 Uo 3 Ui
Rf 3 R1
又 R1/ / Rf R2
取 Rf 12kΩ
得 R1 4kΩ ， R2 3kΩ
要 求 Uo 3 Ui
Rf 2 R1
又 R1/ / Rf R2
取 Rf 6 kΩ
得 R1 3 kΩ ， R2 2 kΩ
实验任务
1.判断运放好坏
2.根据模拟电路实验箱上的741运算放大器，
设计一个能实现Uo=3Ui的运算电路，用表格的 形式验证Uo=3Ui的运算电路，画出电路的传
R3
R1/ / R R1//R
Ui 3)
又 Uo 2 Ui1 5 Ui2 3 Ui3
5
Rf R2
方2 案 (一1 ：RR单2f ) R个1 R运3/R/放3/R/实R 现
3
(1
Rf ) R1//R R2 R3 R1//R
化简得：
Rf 5 R2,
R1 2 R3/ / R R3 R1//R
取 Rf2 R中
1，一级放大Uo1和Uo3取反
Rf1 2 R1
Rf2 5 R2
Rf1 3 R3
取 Rf1 30kΩ，Rf2 20kΩ 得 ： R1 15kΩ ,R2 4kΩ ， R3 10kΩ 抑 制 零 点 漂 移：R1//R3//Rf1 R R 5kΩ 同 理 R2//Rf2//R中 R' R' 3kΩ
方案二：双运放实现
又 注 意 : R1//R3//R Rf//R2
最 终 取 Rf 6kΩ ,R 6kΩ
得 ： R1 3kΩ ,R2 1.2kΩ ,R3 2kΩ
Uo
方案RR二f22 ：Ui2双运RRf放中2（实RR现f31 Ui3
Rf 1 R1
Ui
1）
同 理 ： U o 2 Ui1 5 Ui2 3 Ui3
输特性曲线
3.设计一个能实现Uo=2Ui1-5Ui2+3Ui3的运算电
路，要求用表格的形式进行验证。
4.对Uo=－3Ui电路进行调零，写出“调零”
பைடு நூலகம்步骤
任务3——实现U =2U 1-5U 2+3U 3 O I I I UO
Rf R2
Ui 2
(1
Rf )( R2 R1
R3/ / R R3//R
Ui 1