实验五 集成运放的基本应用——信号运算电路
集成运放组成的基本运算电路
K2
C 1μF
R2 1M
K1 +15V
vS
－
R1 100K
A
vO
＋
R′ 100K
-15V
vo
1 R1
t
0 vsdt
积分运算电路
4. 积分运算电路
将实验数据及波形填入下述表格中：
vs波形
vs幅度值
vo波形
vo频率
vo幅度值
5. 用积分电路转换方波为三角波
电路如下图所示。图中电阻R2的接入是为了抑制由 IIO、VIO所造成的积分漂移，从而稳定运放的输出零 点。
A
vO
υS
＋
R′ 10K
-15V
v0
(1
RF R1
)vs
同相比例运算电路
2. 实现同相比例运算
将实验数据及波形填入下述表格中：
输入信号vs1 (V)
有效值
波形
输入信号vs2 (V)
有效值
波形
有效值
输出电压vo (V)
峰值
波形
注：上表针对正弦波输入，若是其他信号输入表作相应改变。
3. 减法器（差分放大电路）
减法器（差分放大电路）运算仿真电路
3. 减法器（差分放大电路）
减法器（差分放大电路）运算仿真电路
3. 减法器（差分放大电路）
将实验数据及波形填入下述表格中：
输入信号vs1 (V)
有效值
波形
输入信号vs2 (V)
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
有效值
波形
有效值
输出电压vo (V)
峰值
波形
注：上表针对正弦波输入，若是其他信号输入表作相应改变。
vs波形
信号的运算与处理电路
图 12.05 积分运算放大电路 （动画12-1）
当输入信号是阶跃直流电压VI时，即
VI 1 vO = −vC = − ∫ vi dt = − RC t RC
例12.2:画出在 12. 给定输入波形 作用下积分器 的输出波形。 的输出波形。
(a) 阶跃输入信号
(b)方波输入信号
图12.06 积分器的输入和输出波形
vo = −(iRf+ ii 2 ) RRf vo = −( i1 vi1 + f vi2 ) Ri1 vi2 R2 v1 = −( + ) Rf = − (R1 + Ri2 ) vi1 v 2 Rf Rf = −( vi1 + vi2 ) R1 R2
图12.01 反相求和运算电路
2、 同相输入求和电路 、
图19.03 变跨导模拟乘法器
2、 微分运算电路
微分运算电路如图12.07所示。 微分运算电路如图12.07所示。 12.07所示
显然 vO = −iR R = −iC R dvC = − RC dt dv I = − RC dt
图 12.07 微分电路
三、 对数和指数运算电路
1、 对数运算电路 2、 指数运算电路
1、 对数运算电路
图12.03双端输入求和运算电路 和vi2 =0时的v 。 on
先求 vop
(R4 // R' )vi3 (R3 // R' )vi4 Rf Rf vop = (1+ )+ (1+ ) R3 + (R4 // R' ) R1 // R2 R4 + (R3 // R' ) R1 // R2 R (R // R' )vi3 (R // R' )vi4 Rf R Rf vop = 3 × 4 (1+ )+ 4 × 3 (1+ ) R3 R3 + (R4 // R' ) R1 // R2 R4 R4 + (R3 // R' ) R1 // R2 Rp Rp Rf Rf = vi3 (1+ ) + vi4 (1+ ) R3 R1 // R2 R4 R1 // R2 Rp (R1 // R2 ) + Rf Rf Rp =[ × ]( vi3 + vi4 ) R1 // R2 Rf R3 R4 Rp Rf vi3 vi4 = ( + ) Rn R3 R4
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 。
集成运放组成的运算电路
u I2
uOuO 1uO2 Rf(u R I11u RI22)
模 拟电子技术
推广
uI1
R1 i1
uI2
R2 i2
RF iF
uI3
R3 i3 N - ∞
+
uO
P+
RP
uORf(uRI11uRI22uRI33)
模 拟电子技术
2. 同相加法运算
必不可 少吗？Leabharlann R2 // R3 // R4
= R1// Rf
电路处于开环工作状态或引入正反馈！
运放工作在非线性区的分析方法在下一章讨论。
模 拟电子技术
4. 本章的研究问题
（1）运算电路：运算电路的输出电压是输入电压某种 运算的结果，如比例运算、加、减、乘、除、乘方、开方、 积分、微分、对数、指数等。
（2）描述方法：运算关系式 uO＝f (uI) （3）分析方法：“虚短”和“虚断” 。
Rif Rif
ii0 虚断 i1 iF
u-u0虚地
uI uO
R1
Rf
uo
Rf R1
uI
1) 电路引入了哪种组态的负反馈？
2) 电路的输入电阻为多少？
保证输入级的对称性
3) R2＝？为什么？ R2=R1∥Rf
4) 共模抑制比KCMR≠∞时会影响运算精度吗？为什么？
5) 若要Ri＝100kuΩIC，=比0，例对系数KC为MR－的10要0，求R低1＝？ Rf＝？ Rf太大，噪声大。
uO
(1
Rf R1
)u
uR 2R 3R /3/R /4/R 4uI1 R 3R 2R /2/R /4/R 4uI2
u O (1 R R 1 f)R ( 2 R 3 R /3 R / /4 R /4 u I 1R 3 R 2 R /2 R / /4 R /4 u I) 2
最新实验五集成运算放大器的基本应用
实验五集成运算放大器的基本应用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=∞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。
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R2＝R1 //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)URRURR(Ui22Fi11FO+-= R3＝R1 //R2 //R Fi1FOURRU-=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 1FO )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。
运算放大器实验报告
竭诚为您提供优质文档/双击可除运算放大器实验报告篇一：5集成运放电路实验报告实验报告姓名：学号：日期：成绩：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、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Aud=∞输入阻抗ri=∞输出阻抗ro=0带宽fbw=∞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uo与输入电压之间满足关系式uo＝Aud（u+－u－）由于Aud=∞，而uo为有限值，因此，u+－u－≈0。
即u+≈u－，称为“虚短”。
（2）由于ri=∞，故流进运放两个输入端的电流可视为零，即IIb＝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uo??RFuiR1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。
图6－1反相比例运算电路图6－2反相加法运算电路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uo??(RFRui1?Fui2)R3＝R1//R2//RFR1R23)同相比例运算电路图6－3(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uo?(1?RF)uiR2＝R1//RFR1当R1→∞时，uo＝ui，即得到如图6－3(b)所示的电压跟随器。
实验五 集成逻辑门电路的功能测试与应用
实验五集成逻辑门电路的功能测试与应用1．实验目的(1)掌握TTL集成与非门的逻辑功能和主要参数的测试方法；(2)掌握TTL器件的使用规则；(3)熟悉数字电路实验箱的结构，基本功能和使用方法；2．实验设备与器件1)5V直流电源，2)逻辑电平开关，3)0-1指示器，4)直流数字电压表，5)直流毫安表，6)直流微安表，7)74LS20×2，8)WS30—1k、10k电位器各一，9)200Ω电阻器(0.5 )一个。
3．实验原理门电路是组成数字电路的最基本的单元，包括与非门、与门、或门、或非门、与或非门、异或门、集成电极开路与非门和三态门等。
最常用的集成门电路有TTL和CMOS两大类。
TTL为晶体管—晶体管逻辑的简称，广泛的应用于中小规模电路，功耗较大。
本实验采用4输入双与非门74LS20，即在一块芯片内含有两个互相独立的与非门，每个与非门有四个输入端。
其逻辑表达式为Y=ABCD，逻辑符号及引脚排列如图5-1(a)、(b)所示。
[注意]：TTL电路对电源电压要求较严，电源电压V CC只允许在+5V土10％的范围内工作，超过5.5V将损坏器件；低于4.5V器件的逻辑功能将不正常。
(a)逻辑符号(b)引脚排列图5-1 74LS20逻辑符号及引脚排列(1)与非门的逻辑功能与非门的逻辑功能是：当输入端中有一个或一个以上是低电平时，输出端为高电平；只有当输入端全部为高电平时，输出端才是低电平(即有“0”得“1”，全“1”得“0”。
)(2)TTL与非门的主要参数描述与非门的输入电压Ui、输出电压Uo关系可以用电压传输特性Uo＝f(Ui)表示，如图5-2(a)。
从电压传输特性曲线上可以读出门电路的一些重要参数，如输出高电平U OH，输出低电平U OL，开门电平U ON，关门电平U OFF等参数。
实际的门电路U OH和U OL并不是恒定值，由于产品的分散性，每个门之间都有差异。
在TTL电路中，常常规定高电平的标准值为3V，低电平的标准值为0.2V。
集成运算放大器的基本应用模拟运算电路实验报告
集成运算放大器的基本应用模拟运算电路实验报告实验目的：1. 学习集成运算放大器的基本应用；2. 掌握模拟运算电路的基本组成和设计方法；3. 理解反馈电路的作用和实现方法。
实验器材：1. 集成运算放大器OP07；2. 双电源电源供应器；3. 多用途万用表；4. 音频信号发生器；5. 电容、电阻、二极管、晶体管等元器件。
实验原理：集成运算放大器是一种高增益、高输入阻抗、低输出阻抗、具有巨大开环增益的差分放大器。
在应用中，我们通常通过反馈电路来控制放大器的增益、输入输出阻抗等特性，从而使其实现各种模拟运算电路。
常用的反馈电路有正向电压反馈、负向电压反馈和电流反馈等。
各种反馈电路的实现方法有所不同，但基本思想都是引入一个反馈回路来控制电路的传递函数，从而实现对电路特性的控制。
实验内容：1. 非反相比例放大电路按照电路图接线，设置正常的电源电压和输入信号参数，测量输出电压和放大倍数，记录实验数据。
2. 非反相积分电路按照电路图接线，设置正常的电源电压和输入信号参数，测量输出电压和放大倍数，记录实验数据。
3. 非反相微分电路按照电路图接线，设置正常的电源电压和输入信号参数，测量输出电压和放大倍数，记录实验数据。
4. 反相比例放大电路按照电路图接线，设置正常的电源电压和输入信号参数，测量输出电压和放大倍数，记录实验数据。
5. 反相积分电路按照电路图接线，设置正常的电源电压和输入信号参数，测量输出电压和放大倍数，记录实验数据。
6. 反相微分电路按照电路图接线，设置正常的电源电压和输入信号参数，测量输出电压和放大倍数，记录实验数据。
7. 增益和带宽测试选择合适的集成运算放大器，按照电路图接线，设置正常的电源电压和输入信号参数，测量输出电压和放大倍数，记录实验数据。
实验数据及分析：根据实验中所得到的数据，可以绘制出放大倍数和频率的曲线图，从中可以看出电路的增益特性和带宽特性。
实验结论：通过本次实验，我们学习了集成运算放大器的基本应用，掌握了模拟运算电路的基本组成和设计方法，理解了反馈电路的作用和实现方法，同时也提高了我们的实验操作能力。
实验五 集成运算放大器的基本应用
图5－6 简易可调直流信号源
图5－1 反相比例运算电路
图5－2 反相加法运算电路
表5-3
Ui1(V) Ui2(V) UO(V)
4、减法运算电路
1) 按图5－4连接实验电路。（将图5－2改为图5－4）进行调零和消振。 2) 采用直流输入信号，实验步骤同内容3，记入表5－4。 注意：1、±Ui1±Ui2≤±0.5V ，以确保集成运放工作在线性区。 2、 Ui1、Ui2 尽量取整数，以便于检查。
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。 注意：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; 接线过程中，要在断电状况下进行；否 则将会损坏集成块。
四、实验内容
1、反相比例运算电路 1) 按图5－1连接实验电路，接通±12V电源，输入端对地短路，进行调零和消振 2) 输入f＝100Hz，Ui＝0.5V（先将信号源20dB衰减按钮压下，然后直接用毫伏 表测信号源输出端，当调节输出约0.5V ，再接入实验板，接入后再复测检查一次 ） 的正弦交流信号，测量相应的UO，并用示波器观察uO和ui的相位关系，记入表5-1。
图5－1 反相比例运算电路
图5-3 同相比例运算电路 uO波形 实测值 AV 计算值
表5-1 Ui＝0.5V，f＝100Hz
Ui（V） U0（V） ui波形
2、同相比例运算电路
按图5－3连接实验电路。实验步骤同内容1，将结果记入表5－2。 实际上就是将原来R1接UI、 R2 接地互换；变成R1接地、 R2接UI。
图5－1 反相比例运算电路
图5-3 同相比例运算电路
实验五 集成逻辑电路的连接和驱动
实验五集成逻辑电路的连接和驱动在计算机科学中，逻辑电路是一种关键的组件，它们可以执行各种基本和复杂的运算。
在现代电子系统中，逻辑电路通常嵌入在单个芯片上，使用半导体面积的迅速增长提供了越来越大的集成电路能力。
集成逻辑电路是一种在单个电路中整合多个小电路的技术，因此可以节省宝贵的时间和空间，并提高系统的性能。
集成逻辑电路的连接和驱动是一个非常重要的话题。
它涉及到许多关键的技术和标准，需要设计师具有深厚的知识和技能。
下面将介绍一些基本的集成逻辑电路连接和驱动技术。
1.逻辑门电路连接在集成逻辑电路中，逻辑门电路是最常用的组件之一。
逻辑门可以执行诸如逻辑与（AND）、逻辑或（OR）、逻辑非（NOT）和逻辑异或（XOR）等基本运算。
当需要执行更复杂的运算时，可以将多个逻辑门电路连接在一起。
如图1所示，这是一个简单的AND逻辑门电路。
当输入A和B同时为高（1）时，输出C将会是高（1）。
图1：AND逻辑门电路在连接逻辑门电路时，需要注意以下几点：1.1 信号线宽度在连接逻辑门电路时，需要确保信号线的宽度足够大，以便传输电流的负载。
因此，必须仔细计算和选择信号线的宽度，以确保电流的正常流动。
1.2 电源电压在连接逻辑门电路时，需要确保每个逻辑门电路的电源电压都正确连接。
如果电源电压为高，那么逻辑门电路将会执行相应的逻辑运算。
如果电源电压为低，那么逻辑门电路将不执行任何操作。
1.3 信号延迟在连接逻辑门电路时，需要考虑信号延迟问题。
因为每个逻辑门电路都有一定的延迟时间，当信号传输到下一个电路时，可能会受到一定的延迟。
因此，在设计连接逻辑门电路时，必须考虑信号延迟问题，以确保系统的稳定性和准确性。
除了连接逻辑门电路之外，还需要考虑如何驱动逻辑门电路。
通常，将逻辑电路与微控制器或数字信号处理器连接以进行诱导。
在这种情况下，需要注意以下几点：逻辑门电路通常使用高电平表示逻辑状态1，低电平表示逻辑状态0。
因此，在连接逻辑门电路时，需要确保输入和输出信号的电平正确。
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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。
图 5-1 反相比例运算电路 2、反相加法运算
3、差分运算 在运放的反相端和同相端同时分别输入 US1 和 US2 信号；在理想条件下
1
UO 若令
R1 R f R1 Rf R1
.
Rf R3 U S2 U S1 R2 R3 R1 R2 时，U O Rf R1
R3
U S 2 U S1
故此电路又称减法器。
图 5-3 差分运算电路 4、基本积分运算
六、实验器材
4
电子学综合实验装置 面包板 万用表 交流毫伏表 双踪示波器 集成运算放大器
DICE-A9
1台 1块
MF—10型 SX2172型 DS1052E 741
1只 1只 1台 2只
5
图5-8 反相求和放大电路
3
按表5-2内容进行实验测量，并与预习计算比较。 表5-2 V i1（V） V i2（V） Vo （V） 理论计算 Vo （V） 实际测量 误差 4．减法运算 实验电路为图5-9所示 0.3 0.2 -0.3 0.2
图5-9 减法运算电路 按表5-3要求实验并测量记录。 表5-3 V i1（V） V i2（V） 输出 R3=10K Vo（V） R3=100K 计算 1 0.5 测量 计算 2 1.8 测量 计算 0.2 -0.2 测量
图 5-4 基本积分运算电路
将积分信号输入到运放的反相端，在理想条件下，如果电容的初始电压为零则：
UO
1 US T U S dt t ，式中要求 RC>> ,T 为输入信号 US 的周期。 RC RC 2
在积分电路中，为了限制失调电压给电容充电，可以接入直流反馈电阻。如果运算放大 器的失调电压很小，那么不接直流反馈电阻也能正常工作。 5、基本微分运算 如果将反馈元件换为电阻， 而输入端电阻换为电容， 即积分电路的电阻、 电容互换位置， 就构成了微分电路，输出电压与输入电压之间的微分关系为：
UO ＝ RC
dUS T ，式中要求 RC<< ，T 为输入信号 US 的周期。 dt 2
这种微分器有两个缺点：一是高频时易于自激，这是因为放大倍数随着角频率 的上 升，增益越来越大。二是输入电阻随着 的不断上升而越来越小，因而增大了信号源的负 担。解决的办法是在输入端串联一个电阻。做此实验特别要注意消除高频自激。
图 5-2
反相加法运算电路
当运放反相输入端同时加入 2~3 个输入信号时，在理想条件下，输出电压
Rf Rf Rf U S1 U S 2 U S 3 U O R R R R f R U S1 R U S 2 R U S 3 2 3 2 3 1 1