实验五比例运算电路
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。
实验五 集成运算放大器的基本运算电路 预习资料
除高职机电班外，第十四周实验分为两部分内容：集成运算放大器的基本运算电路实验和常用电子组件的测量（三）实验五集成运算放大器的基本运算电路预习资料：一.实验内容概述本实验需要做三件事：1.验证反相比例运算电路功能2.验证反相加法器电路功能3.验证减法器电路功能二.实验方法详见实验教材P65倒数第10行至P66第3行。
三.实验相关原理1.集成运算放大器应用：运放应用电路主要分为信号运算电路、信号产生电路、信号处理电路，本次实验只研究运算电路。
2.运放芯片介绍：本次实验所用运放型号为μA741，其引脚排列图参考实验教材图3-23.实验电路板分析本次实验电路板中电路分为3部分（1）左边：直流电压信号产生电路，其中两个稳压二极管在外加反向电压后两端都具有稳定电压值5.1V，因此两个电位器左端都是+5.1V，右端都是-5.1V，从而可调端（6和7）电位变化范围都是+5.1V～-5.1V，所以6可称为Ui1,7可称为Ui2，除此之外请关注R1和R2，在这里是限流电阻，他俩的大小会影响流过稳压二极管的电流大小，他们阻值偏大就会导致电流太小不能将稳压二极管反向击穿，从而稳压二极管工作在截止状态，他们阻值偏小会导致电流太大并将稳压二极管二次击穿，稳压二极管会被烧毁。
（2）中间：分压电路，由于本次实验不需要将大电压变小，所以这部分电路不用（3）右边：运放及外围电路，观察可发现，运放两个输入端各自都接好很多电阻，目的是供连电路时选择。
因此实验电路中所有电阻只能从这里选择得到。
4.三个实验电路功能由实验教材中提供电阻参数可得反相比例运算电路功能：Uo=-10Ui反相加法器电路功能：Uo=-(Ui1+Ui2)减法器电路功能：Uo=Ui2-Ui15.验证电路功能的方法（1）按图连线（2）调输入电压（3）测输出电压（4）比较输入电压与输出电压之间是否满足对应运算关系6.电路连线举例反相加法器：（1）由于不用Ui3，所以忽略R3电阻支路；（2）反相输入端共有三条电阻支路，选定R1、R2、Rf三个电阻（其阻值都为10k，但是由于反相端可选10k电阻只有两个，所以将两个20k电阻并联成10k的Rf），并将Ui1通过R1送入反相输入端，Ui2通过R2送入反相输入端，Rf接至输出端，如下图所示：（3）同相输入端共有一条电阻支路，选定R4，并且使其接地，如上图所示RvvvRfRf7.万用表：由于本次实验所有输入、输出电压都为直流电压，所以只用万用表直流电压档20V量程就能测完所有数据，其它测量仪器都不用。
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。
机电一体化实验指导书
实验一、单管放大电路实验报告实验目的：实验此电路是否具有放大作用，以及更深刻的认识放大电路的原理和了解放大电路在生活中的应用实验原理：三极管的放大作用实验步骤：先检测三极管是否具有放大作用，再通过函数信号发生器和示波器以及模拟实验箱、万用电表来进行三极管的放大实验实验仪器：函数信号发生器、示波器、万用电表、模拟实验箱、导线数据记录：三极管是否具有放大作用的实验记录输入 1.8v输出 2.5v放大0.9v结论：三极管具有放大作用。
对放大电路的实验记录输入10mv 15mv 20mv输出200mv 300mv 400mv放大180mv 285mv 380mv结论：此电路具有放大作用。
实验二、基本运算电路实验目的：（1）加深运算放大器两条规则的认识。
（2）掌握运算放大器的使用功能。
实验原理运算放大器（简称运放）是一种包含许多晶体管的集成电路。
作用是把输入电压放大一定倍数后再输送出去，其输出电压与输入电压的比值称为电压放大倍数或电压增益。
是一种高增益、高输入电阻、低输出电阻的放大器。
下图给出了运放电路图形符号。
运放有两个输入端a （倒相输入端或反相输入端）、b （非倒相输入端或同相输入端）和一个输出端O 。
理想运放是指其开环放大倍数A →∞，输入电阻R í→∞，输出电阻R O →0，可以得出以下两条规则：（1）倒相端和非倒相端（反相输入端和同相输入端）的输入电流均为零（虚断I += I -=0）。
（2）对于公共端（地），倒相端和非倒相端（反相输入端和同相输入端）的电压相等（U +=U -）。
实验内容与步骤 1.反相比例运算电路反相比例运算电路如图所示，图 反相比例运算电路输入电压U i 通过电阻R 作用与运放的反相输入端（其中R 2=R 1∥R f ）。
根据理想运放的两条规则有U P =U N =0 I P =I N ，所以节点N 的电流方程为1R Un Ui -=Rf UoUn -有U O =—Ui R Rf 1，U O 与U i 成比例关系，比例系数为 —1R Rf，负号表示U O 与U i 反相。
中国地质大学电工与电子技术实验内容
2.3 戴维南定理一、实验目的1．掌握线性含源二端网络等效参数的测量方法。
2．验证戴维南定理。
二、实验原理戴维南定理指出：任何一个线性含源二端网络，对于外电路而言，总可以用一个理想电压源和电阻的串联形式来代替，理想电压源的电压等于原含源二端网络的开路电压U OC ,其电阻（又称等效内阻）等于网络中所有独立源置零时输入端等效电阻R eq ，见图2.3-1。
图2.3-1 线性含源二端网络等效电路 图2.3-2补偿法测量电路1．开路电压的测量方法方法一：直接测量法。
当有源二端网络的等效内阻R eq 与电压表的内阻R v 相比可以忽略不计时，可以直接用电压表测量开路电压。
方法二：补偿法。
其测量电路如图2.3-2所示，E 为高精度的标准电压源，R 为标准分压电阻箱，G 为高灵敏度检流计。
调节电阻箱的分压比，c 、d 两端的电压随之改变，当U cd ＝U ab 时，流过检流计G 的电流为零，因此U cd ＝U ab ＝122R R R +E ＝KE式中，K ＝122R R R +为电阻箱的分压比。
根据标准电压E 和分压比K 就可求得开路电压U ab ，因为电路平衡时I G =0，不消耗电能，所以此法测量精度较高。
2．等效电阻R eq 的测量方法对于已知的线性有源一端口网络，其输入端等效电阻R eq 可以从原网络计算得出，也可以通过实验测出，下面介绍几种测量方法：方法一：将有源二端口网络中的独立源都去掉，在ab 端外加一已知电压U ，测量一端口的总电流I 总，则等效电阻R eq ＝总I U实际的电压源和电流源都具有一定的内阻，它并不能与店员本身分开，因此在去掉电源的同时，也把电源的内阻去掉了，无法将电源内阻保留下来，这将影响测量精度，因而这种方法只适用于电压源内阻较小和电流源内阻较大的情况。
方法二：测量ab 端的开路电压U oc 及短路电流I SC 则等效电阻R eq ＝SCI OCU图2.3-3 测量电路图 图2.3-4戴维南等效电路这种方法适用于ab 端等效电阻R eq 较大，而短路电流不超过额定值的情况，否则有损坏电源的危险方法三：半电压测量法测量电路如图2.3-3所示，第一次测量最ab 端的开路U OC ，第二次在ab 端接一已知电阻R L (负载电阻)，测量此时a 、b 端的负载电压U ，则a 、b 端的有效电阻R eq 为：R eq ＝（UOCU －1）R L 第三种方法克服了前两种方法的缺点和局限性，在实际测量中常被采用。
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。
《模拟电子技术》实验指导书
实验规则为顺利完成实验任务，确保人身、设备安全，培养严谨、踏实、实事求是的科学作风和爱护国家财产的优秀品质，特制定以下实验规则：1. 实验前必须做好充分预习，完成任课教师指定的预习任务，预习要求如下：(1)认真阅读实验指导书，分析、掌握实验电路的工作原理，并进行必要的理论分析、计算和估算。
(2) 完成实验指导书“预习要求”中的指定内容。
(3) 熟悉实验内容。
(4) 复习实验中所用仪器、仪表的使用方法及使用注意事项。
注意：未完成预习任务者不能进入实验室作实验。
2. 使用仪器、仪表前，必须了解其性能、操作方法及使用注意事项，在使用时要严格遵守操作规程。
3. 实验时接线要认真，连接实验电路电路时关断电源，检查线路时要仔细，确信无误后才能接通电源。
初学者或没有把握时应经指导教师检查后才能接通电源。
4. 实验时要注意观察，若发现有破坏性异常现象（例如：有元器件冒烟、发烫或者有异味等），应立即关断电源，保持现场，报告指导教师。
找出原因，排除故障并经指导教师同意后继续实验。
如果发生事故（例如元器件或设备损坏），要主动填写实验事故报告单，服从指导教师或实验室管理人员对事故的处理决定（包括经济赔偿），并自觉总结经验，吸取教训。
5. 实验过程中应认真记录实验结果（包括实验数据、波形及其它现象）。
所记录的结果必须经指导教师检查后才能拆除线路。
6. 实验过程中要改接线路时，必须先关断电源后才能进行。
7. 实验结束后，必须关断电源，并将仪器、仪表、导线、工具等按要求整理好以后才能离开实验室。
8. 在实验室不得做与实验无关的事情。
进行任课教师指定内容以外的实验，必须经指导教师同意。
9. 遵守纪律，不乱拿其他组的仪器、设备、导线、工具等。
10.保持室内安静、清洁，爱护一切公共财物，不允许在仪器、仪表以及实验桌、凳上乱划乱写。
11.实验后，每个同学必须按要求做出实验报告。
实验报告要求1.实验报告一般包括以下内容：（1）画出实验电路，简述所做实验内容及结果。
模拟电路实验
常用器件的识别
电阻、电容、电位器 二极管、发光二极管、三极管 集成电路
电阻
黑 0 棕 1 红 2 橙黄绿蓝紫灰白 金 银 本色
3 4 5 6 7 8 9 5% 10% 20%
绿棕黑棕 金 5 1 0 1 5％ 510X10＝5.1K
R1 R
电容
+
C1 103
C2
电解电容 有极性
10uF
10uF
实验内容
1、调试静态工作点 2、测量电压放大倍数 3、观察静态工作点对电压放大倍数的影响 4、观察静态工作点对输出波形失真的影响 *5、测量输入电阻和输出电阻
1、调试静态工作点
接通直流电源前，先将RW调至最大， 函数信号发生 器输出旋钮旋至零。接通＋12V电源、调节RW ，使IC ＝ 2.0mA（即UE＝2.0V）， 用直流电压表测量UB、UE、UC及 用万用电表测量RB2值。记入表1－1。 表1-1
实验三
差动放大器
图3－1
差动放大器实验电路
实验目的
加深对差动放大器性能及特点的理解 学习差动放大电路的设计方法和调试方法。
学习差动放大器主要性能指标的测试方法
实验设备与器件
1、±12V直流电源 2、函数信号发生器 3、双踪示波器 4、交流毫伏表 5、直流电压表 6、晶体三极管3DG6×3，要求T1、T2管特性 参数一致。（或9011×3）。 电阻器、电容器若干。
学会放大器静态工作点的调试方法，分析
静态工作点对放大器性能的影响。 掌握放大器电压放大倍数、输入电阻、输 出电阻及最大不失真输出电压的测试方法。 熟悉常用电子仪器及模拟电路实验设备的 使用。
实验设备与器件
1、＋12V直流电源 2、函数信号发生器 3、双踪示波器 4、交流毫伏表 5、直流电压表 6、直流毫安表 7、频率计 8、万用电表 9 、 晶 体 三 极 管 3DG6×1(β ＝ 50 ～ 100) 或 9011×1 （管脚排列如图所示）
模拟电子技术(7.4)--实验五比例、求和运算电路实验
实验五 比例、求和运算电路实验1．实验目的① 掌握比例、求和电路的设计方法，熟悉由集成运算放大器组成的基本比例运算电路的运算关系。
② 通过实验，了解影响比例、求和运算精度的因素，进一步熟悉电路的特点和功能。
2．实验电路及仪器设备（1）实验电路① 用一个运放设计一个数字运算电路，实现下列运算关系：U O=2U I1+2UI2－4U I3已知条件：U I1=50～100mV；U I2=50～200mV；U I3=20～100mV参考电路如下：② 设计一个能实现下列运算关系的电路：U O=-10U I1+5U I2；U I1=U I2=0.1～1V参考电路如下：比例运算实验电路如图1-22所示。
（2）实验仪器设备双路直流稳压电源、示波器、直流信号源、数字万用表、实验箱。
3．实验内容（1）根据设计题目要求，选定电路，确定集成运算放大器型号，并进行参数设计（2）按照设计方案组装电路（3）在设计题目所给输入信号范围内，任选几组信号输入，测出相应输出电压 u o，将实测值与理论值作比较，计算误差。
比例求和设计电路如下：注意：实际上输入可以是任意波形，由于实验室条件所限，本实验输入信号选用直流信号。
μΑ741参数：A od=105dB；R id=2MΩ；R o=1kΩ；f H=10Hz引脚说明：2脚IN--：反相输入端3脚IN+：同相输入端6脚OUT：放大器输出端4脚V--：负电源入端（-12V）7脚V+：正电源入（+12V）（4）在输入端加入不同的输入电压，用万用表直流电压档测量输出值，填写下表：4．实验报告要求准备报告： 写出电路的具体设计过程。
总结报告：根据实验结果，分析产生误差原因。
5．实验注意事项（1）实验完毕要交回元件完整的元件袋！（2）关闭电源连电路，做完实验拆电路时，也要关闭电源拆电路！（3）万用表在测量电阻后测电压时，要注意及时变换档位，否则会烧坏万用表！。
实验五 比例求和运算电路
实验五 比例求和运算电路一、 实验目的1、了解运算放大器的基本使用方法。
2、应用集成运放构成的基本运算电路，测定它们的运算关系。
3、学会使用集成运放uA741或LM741。
二、 实验设备 1、实验箱 2、数字万用表 三、 预习要求1、熟悉同相、反相、加减运算电路形式。
2、了解集成运算放大器线性工作的范围。
四、 实验内容及步骤 1、电压跟随（1）按图5-1接线。
（2）测量完成表5-1。
2、同相比例运算电路 （1）按图5-2接线。
图5-1 表5-10.5v-2vR L =5kR L =∞ u o2v0v-0.5vu I图5-2（2）测量完成表5-2。
（3）测试电路性能 按表5-3进行测量并记录。
3、反相比例运算电路 （1）按图5-3接线。
（2）测量完成表5-4。
表5-21v30mv测量值理论值 u o2v300mv100mvu IU I =800mV R L 由开路变为5k△U oL△U R1 △U R2 △U AB R L 开路，直流输入信号U I 由0变为800mV△Uo 实测值理论估算值测试条件表5-3图5-3表5-4 1v30mv测量值理论值 u o2v300mv100mvu i（3）测试电路性能按表5-5进行测量并记录。
4、反相加法电路 （1）按图5-4接线。
（2）测量完成表5-6。
5、减法电路（1）按图5-5接线。
UI =800mV R L 由开路变为5k△U oL△U R1 △U R2△U AB R L 开路，直流输入信号U I 由0变为800mV△Uo 实测值理论估算值 测试条件表5-5图6-4 表5-6 -0.5v1v uouI2 uI1-0.3v0.2v0.2v0.6v -0.3v 0.3v 图5-5（2）测量完成表5-7。
六、 实验报告1、整理实验数据，填入表中。
2、分析各运算关系。
表5-7 -0.5v1v uo uI2uI1-0.3v0.2v0.2v0.6v -0.3v 0.3v。