集成运放线性应用
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
集成运算的线性应用实验报告.doc
集成运算的线性应用实验报告篇一：集成运算放大器的线性应用--实验篇集成运算放大器的线性应用一、实验名称：集成运算放大器的线性应用二、实验任务及目的1.基本实验任务用运放设计运算电路。
2.扩展实验任务用运放构成振荡频率为500Hz的RC正弦波振荡器。
3.实验目的掌握运放线性应用电路的设计和测试方法三、实验原理及电路1.实验原理运算放大器的线性应用，即将运放接入深度负反馈时，在一定范围内输入输出满足线性关系。
2.实验电路图2.15.1 U0=5Ui1+Ui2（Rf=100k）电路（注意平衡电阻的取值！）图2.15.2 U0=5Ui2-Ui1（Rf=100k）电路（注意输入端电阻的匹配！）图2.15.3 uo??（Cf=0.01?F）电路?图2.15.4 可调恒压源电路（注意电位器的额定功率！）图2.15.5 恒流源电路（注意负载电阻的取值！）图2.15.6 RC正弦波振荡器四、实验仪器及器件1.实验仪器稳压电源1台，使用正常；数字万用表1台，使用正常；示波器1台，使用正常；函数信号发生器1台，使用正常。
2.实验器件DC信号源1个，使用正常；uA741运放2个，使用正常；1kΩ电阻1个，10kΩ电阻2个，15kΩ电阻1个，17kΩ电阻1个，20kΩ电阻2个，33kΩ电阻1个，51kΩ电阻1个，100kΩ电阻4个，0.01μF电容1个，10kΩ电位器1个，使用正常。
五、实验方案与步骤1.按照图2.15.1接好电路，将输入端接地（ui1=0，ui2=0），万用表监测输出电压，接通±15V电源后，调整调零电位器，尽量使Uo接近零，若不为零，则需记录该失调电压的数值。
将DC信号源接通电源，万用表监测DC信号源输出，按照表格中要求的参数调整旋钮，测量输出电压。
2.按照图2.15.2接好电路，记录该失调电压，将DC信号源接通电源，按照表格中要求的参数调整旋钮，测量输出电压。
3.按照图 2.15.3接好电路，调节函数信号发生器输出1kHz/4V的方波信号。
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
i1 i f 0
u O (1
Rf R1
)u i
u I 0 R1i1
uI i2 i1 R1
i1
uI R1
0 u M R2 i2
u M R2 i 2 R2 uI R1
0 u M R3i3
减法器的输出电压为两个输入信号之差乘以放大系数 Rf/R1, 故又称它为差分放大器。 为减小失调误差 R1//Rf=R2//R3
（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
vI T
（同相过零比较器）
O
2
3
4
t
电压传输特性
vO
vO VOH
VOH O t
O VOL
vI
VOL
思考
1.若过零比较器如图所示，则它 的电压传输特性将是怎样的？ 2.输入为正负对称的正弦波时， 输出波形是怎样的？
+VCC vI + A -VEE vO
vI T 2
+VCC vI + A -VEE vO
具体电路的工作原理，其它问题也就迎刃而解了。
比例运算电路 加法电路
减法电路 积分电路
微分电路
一、运算电路
• （一）反相比例运算电路 • （二）同相比例运算电路
（一）反相比例运算电路
i1 i f 0
u N uo R f i f
if u N uO u O Rf Rf
模拟电子技术教学课件-集成运算放大器的应用
小信号进行放大，且具有较强的共模抑制能力。
因为最后一级运算 放大器是双端输入差 分电路，所以：
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4.1 集成运放的线性应用电路
思考与练习
Sikaoyulianxi 1.集成运放构成的基本线性应用电路有哪些？在这些基本 电路中，集成运放均工作在何种状态下？
2.“虚地”现象只存在于线性应用运放的哪种运算电路中？
由一个RC低通电路和一个RC高通 电路形成带通滤波器。
高
低通
通
利用同相输入的比例 放大电路做隔离放大 级。为改善频率特性 引入正反馈。
幅频特性：
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带阻滤波器
将一个RC低通电路和一个RC 高通电路的输出求和，即形 成带阻滤波器。
如果带阻滤波器的阻 带设置为某单一频率 时，则可构成陷波滤 波器。
由虚断可得： 数值代入后整理可得： 通频带内的电压放大倍数：
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4.1.8 有有源源滤波高器通——滤常用波的器有源滤波器
通频带内的电压放大倍数： 传输函数为：
电路的特性频率为： 当输入信号的频率f等于通带截止频率f0时：
幅频特性：
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4.1.8 有源滤4带.波1.8器通有—滤源—滤常波波用器的器有源滤波器
第4单元 集成运算放大器的应用
集成运放的运算应用电路
目
Jichengyunfangdeyunsuanyingyingdianlu
录
集成运算放大器的非线性应用
3zhongzutaifangdadianludexingnengbijiao
集成运算放大器的选择、使用和保护
Danjixingguandedanjifangdadianlu
集成运放的线性应用电路
集成运放的线性应用电路首先需要熟悉理想集成运放基本特性：1）开环差模增益（放大倍数）Aod=∞；2）差模输入电阻Rid=∞；3）输出电阻Ro=0；这是理解电路的基础。
uo=Aod*(up-un)。
uo=Aod*(up-un)其次还需要清楚，运放的组成是三极管所组成的单元，需要（电源）才能够正常工作，为此实际工作时，需要有电源为其供电提供输出能量。
最后，必须清楚的是，uo输出的范围在供电电源电压之内变化，如果理论输出值大于电压电压范围，则运放处于非线性区，只能输出最大值或最小值，这种情况下是不能进行线性运算的。
结论：运放处在放大区必然需要负反馈电路结构；因uo一定，其除以Aod，便可以得到up-un=uo/Aod=0的结果，必有虚短up=un 的特性；因Rid=∞，必有虚断ip=0，in=0的特性。
例题1（1）电压串联负反馈组态；（2）补偿电阻功能在于使运放外电路平衡，即同相端与反相端对地电阻相等。
这时需要采用这一特性，即ui=0时，uo=0。
所以有R5=R1//（R2+R4//R3）;（3）因ip=0A，所以up=0V，所以un=0V（相当于接地，术语“虚地”）；Ro 由于是电压负反馈，电路具有稳定电压功能，所以Ro=0;(4)在M点采用节点（电流）法，需要提前标注好电流方向，然后列方程即可。
i3=i2+4（M点节点电流）;i1+i2=in（反向端节点电流，in=0）；i1=(ui-0)/R1;i2=（uM-0/R2）;i3=(uo-uM)/R3;i4=(uM-0)/R4由此可推导出：uo=R3*uM*(1/R2+1/R3+1/R4),uM=-R2/R1。
例题2uo1=-（Rf）/R1*ui（反向比例运算）；uo2=-R/R*uo1=-uo1（反向比例运算）；uo=uo2-uo1=uo2-uo1=-uo1-uo1=-2uo1=2Rf/R1*ui当Rf=R1时，uo=2ui。
集成运放
(2) 同相比例运算放大器
iF if
ib+ =0
RF
u-= u+= ui
ib- =0
ui
Rf
_ + +
Au=1+
uo
iF=if
uo ui R 2F ui R 1f
RP
RP=Rf//RF
RF
Rf
R2 F u o (1 )u i ) R 1f
– +u + A1 o1
－
－
R
– + + A2
uo
RL
试判别下图放大电路中从运算放大器A2输出 例2： 并联电流负反馈 端引至A1输入端的是何种类型的反馈电路。 – +u + A1 o1
–
ui
i1
id if
R
+ A2
+
uo
解： 因反馈电路是从运算放大器A2的负载电阻RL 的靠近“地”端引出的，所以是电流反馈； 因输入信号和反馈信号均加在同相输入端上， 所以是并联反馈; 因净输入电流 id 等于输入电流和反馈电流 之差，所以是负反馈。
Ao
1+ AoF
Ao F
Xo
Xf
Xf
Xd
Ao F 0
Xo
Xd
Xf 、 d X
同相，所以
则有： F|<|Ao| |A
负反馈使放大倍数下降。
集成运放线性应用电路分析方法的研究
（ Ｄｅｐ ｒ ｍ ｅ ｔｏｆＩ ｏ ｍ ａ ｉ ａ ｔ ｎ ｎｆ ｒ ｔｏｎ Ｅｎｇ ｎｅ ｉ ｎｇ ｈａ ｉ ｅｒｎｇ Ｔａ ｓ ｎ Ｃｏｌｅ ｅ， ｎｇ ｈａ ６３ ０，Ｃｈｉ ｌ ｇ Ｔａ ｓ ｎ ０ ００ ｎａ）
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｓｒ ｃ ：Ａｎ ｌ ｔｃ Ｍ ｅ ｈ ｄ ｏ ｅ ａ ｉ ｎ ｌＡｍｐ ｉｉｒ Ａｐ ｌ ａ பைடு நூலகம் ｎ ｏ ｎ ａ ｒ ｕ ｔｉ ｏ ｔ ｎ ｕ ｅ ｎ ａ ｙ ｉ ｔ ｏ ｆＯｐ ｒ ｔ ａ ｏ ｌ ｅ ｐ ｉ ｔｏ ｆＬｉ ｅ ｒ Ｃｉ ｉ ｓ ｆｅ ｓ ｄ ｉ ｆ ｃ ｃ ｅ ｅ ｔ ｉ ａ ｎ ｉ ｅ ｒｎ ｙ ｔ ｍ ｓａ ｄ ｔ ｅ ｆ ｎ ｔｏ ｆａ ｐ ｉａ ｉ ｎ ｏ ｉ ｅ ｒ ｃｒ ｕ ｔ ｒ ｑ ｉｅ ｉｃ ｉ ３ ｌ ｃ ｒｃ ｌｅ ｇ ｎ ｅ ｉ ｇ ｓ ｓ ｅ ｎ ｈ ｕ ｃ ｉ ｎ ｏ ｐ ｌ ｔｏ ｆａ ｌ ａ ｉｃ ｉ ｅ ｕ ｒ ｓ ｃｒ ｕ ｔ 一 ｃ ｎ
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ａ ｙ ｉ ｅ ｈｏ ｆ Ｏｐ ｒ ｔｏ ｌ ｓ ａ ｃ ｎ Ａｎ ｌ ｔｃ Ｍ ｔ ｄ ｏ ｅ ａ ｉ ｎａ
Ａｍ ｐｌｆｅ－Ａｐｐｌｃ ｔｏ ｆ Ｌｉ ａ ｒ ｕ ｔ ｉｉ ｉ ｉ ａ ｉ ｎ ｏ ｎｅ ｒ Ｃｉ ｃ ｉ
Ｌ ＡＮＧ ｎ － ｕ ，ＺＨＯＵ ｏ ｍ ｉｏ Ｉ Ｔｉ ｇ ｇ ｉ Ｈａ － ａ
析法 等 ， 并加 以运用 ， 以很容 易 的对各 种 复杂运 放 线 性应用 电路 进 行分 析 ， 而得 知 电路 的功 能。 可 从
关 键词 ： 成运 放 ； 集 线性 应用 ； 析方 法 分 中图分 类号 ： ＴＮ７ ２ 文 献标 识码 ： ０ Ａ 文章 编 号 ： ６ ２—３ ９ ２ ０ ） ６ ０ ６—０ １７ ４ Ｘ（０ ９ ０ —０ ８ ４
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。
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实训九 集成运放的线性应用内容一 集成运放的反相、同相比例运算电路一、实训目的1.掌握集成运算放大器的使用方法。
2.了解集成运放构成反相比例、同相比例运算电路的工作原理。
3.掌握集成运放反相比例、同相比例运算电路的测试方法。
二、实训测试原理 1. 反相放大电路电路如图（1）所示。
输入信号U i 通过电阻R 1加到集成运放的反相输入端，输出信号通过反馈电阻R f 反送到运放的反相输入端，构成电压并联负反馈。
根据“虚断”概念，即i N =i p ，由于R 2接地， 所以同相端电位U p =0。
又根据“虚短”概念可知，U N =U p ，则U N =U p =0，反相端电位也为零。
但反相端又不是接地点，所以N 点又称“虚地”。
则有 f 1i i =,1i =1i R U ,f i =-f 0R U 则0U =-1f R Ri U 。
运放的同相输入端经电阻R 2接地,R 2叫平衡电阻，其大小为R 2=R 1∥R f 。
图（1） 反相放大电路 图（2） 同相放大电路 图（3） 电压跟随器2. 同相放大电路电路如图（2）所示。
输入信号U i 通过平衡电阻R 2加到集成运放的同相输入端，输出信号通过反馈电阻R f 反送到运放的反相输入端，构成电压串联负反馈。
根据“虚断”与“虚短”的概念，有N P i U U U ==，i N =i P =0；则得i1f0)1(U R R U +=若1R =∞,0f =R ,则i 0U U =即为电压跟随器，如图（3）。
三、实训仪器设备1.直流稳压电源2.万用表3.示波器四、实训器材1. 集成块μA741(HA17741)2. 电阻10KΩ×2 100KΩ×2 2 KΩ×23. 电位器1KΩ×1五、实训电路图（3）反相比例运算实训电路图（4）同相比例运算实训电路六、测试步骤及内容1. 反相比例运算实训1）按图（3）所示的电路正确连线，其中集成运放用的是μA741。
2）将双路直流稳压电源两路均调到12V，分别接到集成运放的7脚和4脚，注意7脚是正电源，4脚是负电源，不能接错。
3）两个2KΩ电阻和1KΩ的电位器R P组成简易信号源。
简易信号上加上正负电源。
调节R P可以改变A点对地电位的大小，没有做实训之前，先调R P使A点对地电压小一些。
4）将运放的输入端接到A点，调节R P，使Ui按表1中的数值要求（要用万用表在路监测），然后用万用表测出不同输入时的对应输出电压，填入表1中。
2. 同相比例运算实训1）按图（4）所示的电路正确连线。
2）将双路直流稳压电源两路均调到12V，分别接到集成运放的7脚和4脚，注意7脚是正电源，4脚是负电源，不能接错。
3）简易信号上加上下负电源。
同反相比例运算实训，在没有做实训之前，先调R P使A 点对地电压小一些。
4）将运放的输入端接到A点，调节R P，使Ui按表1中的数值要求（要用万用表在路监测），然后用万用表测出不同输入时的对应输出电压，填入表1中。
表1 反相、同相比例运算测试3．当输入信号为交流信号时，重复步骤1和2.并用示波器观察输入及输出之间的相位关系，表格自拟，在实验报告中做出。
七、注意事项1. 集成运放μA741，实际运用中的工作电压在±10V~±15V范围内，对应7脚接正电源，4脚接负电源，切不可接反，否则将损坏集成块。
2.在接线时，注意正负电源的连接，正负电源无论在什么情况下，均不允许对地短路，以免烧坏电源。
3.集成运放的输出6脚不能对地短路。
4.电路在改接时，要先关掉电源，改接完正确无误后才可接通电源。
5.实训中如出现任何异常情况，都要先切断电源，再视情况加以处理。
八、思考题结合理论计算结果与实际测量结果进行比较进行分析，若存在误差，分析误差产生的可能原因。
内容二 集成运放加、减法运算一、实训目的1. 进一步掌握集成运算放大器的使用方法。
2. 了解集成运放构成加、减法运算电路的工作原理。
3. 掌握集成运放加、减法运算电路的测试方法。
二、实训测试原理1.加法运算电路如图（1）所示。
输入信号从反相输入端加入，又称反相加法运算电路。
输入信号可以有多个，支路可对外扩展。
分析方法与反相放大器相似，利用虚短、虚断和虚地概念可得0U =-(i22f i11f U R RU R R +)，若取R 1=R 2=R f ,则 )(i2i10U U U +-=， 即可实现加法运算。
图（1） 加法运算电路 图（2） 减法运算电路2、减法运算电路电路如图（2）所示。
信号分别由同相端和反相端同时输入。
利用虚断和虚短的概念有i11f i23231f 10U R R U R R R R R R U -++=，若取R 1=R 2，R f =R 3，则 0U =i1i21f (U U R R-)， 即输出电压正比于两个输入信号电压之差。
当R 1=R f 时 i1i20U U U -= ，即可实现减法的运算。
三、实训仪器设备 1.直流稳压电源 2.万用表四、实训器材1. 集成块 μA741(HA17741)2. 电阻 10K Ω×2 100K Ω×2 2 K Ω×2 2 .4K Ω×2 4.7 K Ω×13. 电位器 1K Ω×2五、测试电路图(3) 反相加法器电路图(4) 减法器电路六、测试步骤及内容1. 反相加法运算实训1）按图（3）所示的反相加法电路正确连线。
2）将双路直流稳压电源两路均调到12V，分别接到集成运放的7脚和4脚，注意7脚是正电源，4脚是负电源，不能接错。
3）两个2KΩ、2 .4KΩ电阻、两1KΩ的电位器R P1和R P2组成两路简易信号源。
简易信号上加上下负电源。
调节R P1可以改变A点对地电位的大小，调节R P2可以改变B点对地电位的大小没有做实训之前，先使A、B点对地电压小一些。
4）将运放的输入端Ui1接到A点，Ui2接B点，分别调节R P1、R P2，使输入信号按表1中的数值要求（要用万用表分别在路监测），然后再用万用表测出不同输入时的对应输出电压，填入表1中。
5）根据理论，计算出表1中的理论结果。
填入表中。
表1 反相加法运算2. 减法运算实训1）按图（4）所示的减法电路正确连线。
2）注意集成电路电源的连接。
不能接错。
3）分别调节R P1、 R P2先使A、B两点对地电压小一些。
4）将运放的输入端Ui1接到A点，Ui2接B点，分别调节R P1、R P2，使输入信号按表2中的数值要求（要用万用表分别在路监测），然后再用万用表测出不同输入时的对应输出电压，填入表2中。
5）根据理论，计算出表2中的理论结果。
填入表中。
表2 减法运算七、注意事项1 . 集成运放μA741，实际运用中的工作电压在±10V~±15V范围内，对应7脚接正电源，4脚接负电源，切不可接反，否则将损坏集成块。
2 . 在接线时，注意正负电源的连接，正负电源无论在什么情况下，均不允许对地短路，以免烧坏电源。
3 . 集成运放的输出6脚不能对地短路。
4 . 电路在改接时，要先关掉电源，改接完正确无误后才可接通电源。
5 . 实训中如出现任何异常情况，都要先切断电源，再视情况加以处理。
八、思考题结合理论计算结果与实际测量结果进行比较进行分析，若存在误差，分析误差产生的可能原因。
内容三微积分运算一、实训目的1．熟悉集成运放的线性应用——微积分运算关系；2．掌握微积分运算的测试方法。
二、实训原理1．实训电路2．基本原理 1）积分运算电路图（1）所示为积分运算电路。
积分电路是控制和测量系统中的重要组成部分，它可以实现延时、定时以及产生各种波形。
其中R 为直流反馈电阻，用于稳定静态工作点，断开它运放将无法调零。
由于其取值较大，对电路交流工作影响较小，可以忽略不计。
利用虚短、虚断和虚地概念可知dt U CR dt i CU ⎰-=⎰-=i 1c 011 。
由此可见，输出电压U O 与输入电压U i的积分成正比，实现了积分的运算。
2）微分运算电路图（2）所示为微分运算电路。
它是将积分电路中的电阻与电容的位置互换。
在脉冲数字电路中，常用来实现波形变换。
根据虚短、虚断和虚地概念可知dtdU C R U if 0-=，由此可见，输出电压U O 与输入电压U i 的微分成正比，实现了微分的运算。
三、实训仪器设备 1．函数发生器 2．双路直流稳压电源 3．双踪示波器 4．万用表 四、实训器材1. 集成块 μA741(HA17741)2. 电阻 R 1=R 2= 100K Ω R=1M Ω R 3=R f =1 K Ω3. 电容 0.47μF ×1 0.01μF ×1五、测试步骤及内容1．积分运算关系的测定根据图（1）所示电路连线，取R1=R2= 100KΩ、R=1MΩ、C=0.47μF （τ=RC=47ms），给电路加上合适的直流电源。
调节函数发生器中的矩形波电压的频率为1KHz不变，幅值为1V（T=1/1000=1ms<<τ）,在电容两端的电压u C即为积分输出电压U O,将方波电压U i接到示波器的一个通道, U O接示波器的另一个通道，观察并描绘U i和U O的波形图，并读出其波形的幅值大小U ip-p=（），U op-p=（）。
2．微分运算关系的测定根据图（2）所示的电路正确连线，取R3=R f=1 KΩ、C=0.01μF（τ=RC=0.01ms），输入信号为矩形波电压信号，其频率同上（T=1/1000=1ms>>τ），在电阻R两端的电压u R即为积分输出电压U O,将方波电压U i接到示波器的一个通道, U O接示波器的另一个通道，观察并描绘U i和U O的波形图，并读出其波形的幅值大小U ip-p=（），U op-p=（）。