集成运算放大器的基本应用
实验四集成运算放大器的基本应用
实验波形分析
实验误差分析
在实验过程中，我们计算了测量结果的 误差，并分析了误差来源，如电源噪声 、电阻值误差和测量仪器误差等。
通过示波器观察输入和输出信号的波 形，我们分析了放大器的频率响应、 相位失真和线性范围等特性。
实验结论
集成运算放大器具有高放大倍数、 低失真和低噪声等优点，适用于
多种信号处理和放大应用。
放大和
集成运算放大器通过内部晶体管的组 合和反馈电路，实现对输入信号的放 大。
输出级通常采用推挽输出电路，以提 供较大的输出电流和电压，满足各种 应用需求。
直流和交流性能指标
直流性能指标包括开环增益、输入电阻、输出电阻等，这些指标决定了运算放大 器的静态性能。
交流性能指标包括带宽增益乘积、相位裕度、单位增益频率等，这些指标决定了 运算放大器的动态性能。
REPORTING
反相器和同相器的性能指标 主要包括电压放大倍数、输 入电阻和输出电阻。
电压放大倍数表示输出电压 与输入电压的比值，输入电 阻和输出电阻则影响信号的 传输效果，这些参数对于反 相器和同相器的性能评估具 有重要意义。
2023
PART 04
集成运算放大器的非线性 应用
REPORTING
电压比较器
总结词
2023
实验四：集成运算放 大器的基本应用
https://
REPORTING
2023
目录
• 引言 • 集成运算放大器的工作原理 • 集成运算放大器的线性应用 • 集成运算放大器的非线性应用 • 实验步骤和注意事项 • 实验结果和结论 • 参考文献
2023
PART 01
集成运算放大器由输入级、中间级和输出级三部分组成，其中输入级是差分放大电 路，中间级是电压放大电路，输出级是功率放大电路
集成运算放大器的应用有哪些
集成运算放大器的应用有哪些集成运算放大器（Operational Amplifier，简称OP-AMP) 是现代电子技术中常用的一种集成电路，广泛应用于信号放大、积分、微分、比较、滤波、波形变换、逻辑运算等电路中。
本文将介绍一些集成运算放大器的应用。
一、信号放大集成运算放大器广泛应用于信号放大电路中，其直接或变压器耦合输入方式具有低输入电阻、高输入阻抗、低噪声、高增益和宽带等特性。
在应用中，可通过精心设计放大器电路，控制反馈，实现高增益稳定运行。
二、积分电路积分电路是信号处理电路中的基本电路，它能将信号输入与时间积分，输出的是输入信号积分后的值。
集成运算放大器常用于积分电路的设计，其放大电压信号，然后通过电容对信号进行积分。
例如，在三角形波发生器电路中，可通过电容积分得到正弦波信号，而集成运算放大器的内部电路通常包含差分放大器，可将输入信号转化为电压差，用于驱动电容，完成积分计算。
三、微分电路微分电路是在信号处理中广泛应用的一种电路，它能够将信号对时间的微分操作，其输出电压是输入信号微分后的值。
集成运算放大器也常用于微分电路的设计中，可通过对输入信号进行微分计算得到输出信号。
例如，在测量热电偶温度时，可将温度信号输入到集成运算放大器中，通过差分放大器将信号转化为电压差，然后用电阻对信号进行微分计算，输出即为最终温度值。
四、比较电路比较电路是一种将两个信号进行比较然后输出比较结果的电路，它广泛应用于数字电路、自动控制、计算机硬件等领域。
集成运算放大器常用于比较电路中，它的输出能够根据电压的大小关系取两个输入信号中的一个。
例如，电压比较器是一种常见的电路，它采用集成运算放大器作为比较电路的核心元件，用于比较两个不同电压的大小关系，以便输出相应的状态。
五、滤波器滤波器是一种通过对输入信号进行滤波操作，抑制或增强特定频率信号的电路。
集成运算放大器广泛应用于滤波电路的设计中，其内部电路包括低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器等类型。
集成运算放大器的基本应用实验报告
集成运算放大器的基本应用实验报告集成运算放大器的基本应用实验报告引言：集成运算放大器（Operational Amplifier，简称Op-Amp）是一种广泛应用于电子电路中的重要器件。
它具有高增益、低失调、宽带宽等特点，可以实现信号放大、滤波、积分、微分等功能。
在本次实验中，我们将通过几个基本应用实验，探索集成运算放大器的工作原理和应用场景。
实验一：非反相放大器非反相放大器是Op-Amp最常见的应用之一。
它通过将输入信号与放大倍数相乘，输出一个放大后的信号。
我们在实验中使用了一个标准的非反相放大器电路，将一个正弦波信号作为输入，观察输出信号的变化。
实验结果显示，输出信号的幅度和输入信号的幅度相比，增大了放大倍数倍。
而相位方面，输出信号与输入信号的相位保持一致。
这说明非反相放大器能够有效放大输入信号，并且不改变其相位。
实验二：反相放大器反相放大器是Op-Amp另一种常见的应用。
它与非反相放大器相比，输入信号与放大倍数相乘后取反，输出一个反向的放大信号。
我们在实验中使用了一个反相放大器电路，将一个正弦波信号作为输入，观察输出信号的变化。
实验结果显示，输出信号的幅度与输入信号的幅度相比，同样增大了放大倍数倍。
但是相位方面，输出信号与输入信号相差180度。
这说明反相放大器能够有效放大输入信号，并且改变其相位。
实验三：积分器积分器是Op-Amp的另一个重要应用。
它可以将输入信号进行积分运算，输出一个积分后的信号。
我们在实验中使用了一个积分器电路，将一个方波信号作为输入，观察输出信号的变化。
实验结果显示，输出信号呈现一个斜率逐渐增大的曲线，表明输入信号得到了积分。
这说明积分器能够有效对输入信号进行积分运算，输出一个积分后的信号。
实验四：微分器微分器是Op-Amp的又一个重要应用。
它可以将输入信号进行微分运算，输出一个微分后的信号。
我们在实验中使用了一个微分器电路，将一个正弦波信号作为输入，观察输出信号的变化。
集成运算放大器的基本应用实验数据
集成运算放大器的基本应用实验数据集成运算放大器（OP-AMP）是当今电子技术领域中应用最广泛的一种基本器件。
在电子电路设计和实验中，OP-AMP的应用是非常普遍的。
本文将深入探讨集成运算放大器的基本应用实验数据，以便读者能够更全面、深刻地理解这一主题。
1. 理论基础在开始实验之前，我们首先需要了解集成运算放大器的基本理论知识。
集成运算放大器是一种电压增益非常高的差分放大器，具有开环增益和输入阻抗非常大的特点。
在实际应用中，我们通常将集成运算放大器配置为反馈放大电路，以实现各种电路功能，如放大、滤波、积分、微分等。
2. 实验准备在进行集成运算放大器的基本应用实验之前，我们需要准备一些基本的电子器件和实验仪器，例如集成运算放大器芯片、电阻、电容、信号发生器、示波器等。
另外，我们还需要准备一些基本的实验电路板和连接线，以便进行电路连接和测量。
3. 实验一：集成运算放大器的非反相放大电路我们首先将集成运算放大器配置为非反相放大电路，并使用信号发生器输入一个正弦波信号。
通过调节输入信号的幅值和频率，我们可以测量输出信号的幅值和相位。
通过实验数据的测量和分析，我们可以验证非反相放大电路的放大倍数和相位特性。
4. 实验二：集成运算放大器的反相放大电路接下来，我们将集成运算放大器配置为反相放大电路，并使用信号发生器输入一个正弦波信号。
同样地，通过调节输入信号的幅值和频率，我们可以测量输出信号的幅值和相位。
通过实验数据的测量和分析，我们可以验证反相放大电路的放大倍数和相位特性。
5. 实验三：集成运算放大器的积分电路我们将集成运算放大器配置为积分电路，并输入一个方波信号。
通过测量输入和输出信号的波形，我们可以验证积分电路的积分特性。
通过实验数据的测量和分析，我们可以验证积分电路的频率特性和相位特性。
通过以上实验数据的测量和分析，我们可以得出结论：集成运算放大器在非反相放大、反相放大和积分电路中的性能和特性。
我们还可以深入讨论集成运算放大器的应用范围和设计技巧，以便读者能够更全面、深刻地理解集成运算放大器的基本应用实验数据。
实验--集成运算放大器的基本应用 模拟运算电路
实验–集成运算放大器的基本应用模拟运算电路引言集成运算放大器（Integrated Operational Amplifier，简称OPAMP）是一种重要的电子元件，它在模拟电路设计和实验中被广泛应用。
本文将介绍集成运算放大器的基本应用，并通过实验来验证其在模拟运算电路中的功能和性能。
集成运算放大器的基本原理集成运算放大器是一种高增益、差分输入和单端输出的电子放大器。
它具有很高的输入阻抗、低的输出阻抗和大的开环增益。
通过反馈电路，集成运算放大器可以实现各种电路功能，如放大器、比较器、滤波器等。
实验目的本实验旨在通过实际操作，掌握集成运算放大器的基本应用，包括放大器、比较器和无源滤波器。
实验器材•集成运算放大器IC•双电源电源•电阻•电容•示波器•多用电表实验步骤步骤1：放大器的基本应用1.按照电路图连接集成运算放大器，并接入双电源电源。
2.接入电阻、电容等元件，按照电路图搭建一个基本放大器电路。
3.将输入信号接入集成运算放大器的非反馈输入端，通过示波器观察输出信号。
4.调节输入信号的幅值和频率，观察输出信号的变化。
步骤2：比较器的应用1.断开反馈电路，使集成运算放大器工作在开环状态。
2.将输入信号接入集成运算放大器的非反馈输入端，通过示波器观察输出信号。
3.调节输入信号的幅值，观察输出信号的变化。
步骤3：无源滤波器的应用1.按照电路图连接集成运算放大器，并接入双电源电源。
2.接入电阻、电容等元件，按照电路图搭建一个无源滤波器电路。
3.将输入信号接入集成运算放大器的非反馈输入端，通过示波器观察输出信号。
4.调节输入信号的频率，观察输出信号的变化。
实验结果与分析在实际操作中，我们成功搭建了集成运算放大器的放大器、比较器和无源滤波器电路，并通过示波器观察到了相应的输入输出波形。
在放大器电路中，我们调节了输入信号的幅值和频率，观察到了输出信号的线性放大效果。
在比较器电路中，我们调节了输入信号的幅值，观察到了输出信号的高低电平变化。
实验二集成运算放大器的基本应用
实验二 集成运算放大器的基本应用—— 模拟运算电路一、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、 了解运算放大器在实际应用时应考虑的一些问题。
二、实验仪器1、 双踪示波器2、 万用表3、 交流毫伏表4、 信号发生器 三、电路理论回顾集成运算放大器在线性应用方面，可组成比例、加法、减法、积分、微分、对数、指数等模拟运算电路。
1、 反相比例运算电路电路如图11-1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i FO U R R U 1-= （11-1）图11-1 反相比例运算电路为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 。
2、 反相加法电路图11-2 反相加法运算电路电路如图11-2所示，输出电压与输入电压之间的关系为)(2211i F i F O U R RU R R U +-= R 3=R 1∥R 2∥R F （11-2） 3、 同相比例运算电路图11-3（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 FO U R R U )1(1+= R 2=R 1∥R F （11-3） 当R1→∞时，U O =U i ，即得到如图11-3（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。
图11-3 同相比例运算电路4、 差动放大电路(减法器)对于图11-4所示的减法运算电路，当R1=R2，R3=RF 时，有如下关系式： )(1120i i U U R RFU -=（11-4）图11-4 减法运算电路5、 积分运算电路图11-5 积分运算电路反相积分电路如图11-5所示。
在理想化条件下，输出电压U 0等于 001()(0)ti C U t U dt U RC =-+⎰ （11-5） 式中U C (0)是t=0时刻电容C 两端的电压值，即初始值。
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。
实验五集成运算放大器的基本应用
0.5V
实验内容
2. 同相输入比例运算
参照反相输入比例运算的电路。
Ui(V) UO(V)
Ui波形
Ui波形
AV 实验值 计算值
0.5V
实验内容
3. 反相输入求和运算
按实验原理中所示电路接线，接通 电源。从实验箱的直流信号源引入输入 信号Ui，测量对应的输出信号UO的值 ，算出AV，将实验值与理论值相比较 ，分析误差产生的原因。
Vo - Vi = Vi
RF
R1
Vo = (1+ RF )Vi
R1
Avf
= Vo Vi
=1+RF R1
返回
1. 反相比例放大器
示波器
直流稳压电源 地 -15V +15V
CH1+
CH1-
函数信号发生器
9.1K
共地
1
10K
2
3
－4
8
7＋ RF=100K
6 5
CH2-
CH2+ 示波器
2. 同相比例放大器
实验五：集成运算放大器 的基本应用
电子技术基础 实验
一、实验目的
实验目的 实验原理 实验仪器 实验内容
1．掌握使用集成运算放大器 构成反相输入比例运算电路、 同相输入比例运算电路、反 相加法运算电路、减法运算 电路的方法；
2．进一步熟悉该基本运算电 路的输出与输入之间的关系。
实验目的 实验原理 实验仪器 实验内容
2. 同相比例放大器
3. 反相输入求和运算
4. 减法运算
1
8
2
7＋
3
6
－4
5
集成运算放大器的放大原理
反相比例运算放大器
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实验名称集成运算放大器的基本应用
一.实验目的
1.掌握集成运算放大器的正确使用方法。
2.掌握用集成运算放大器构成各种基本运算电路的方法。
3.学习正确使用示波器交流输入方式和直流输入方式观察波形的方法，重点掌握积分输入，输出波形的测量和描绘方法。
二.实验元器件
集成运算放大器LM324 1片
电位器1kΩ1只
电阻100kΩ2只；10kΩ3只；5.1kΩ1只；9kΩ1只
电容0.01μf 1只
三、预习要求
1.复习由运算放大器组成的反相比例、反相加法、减法、比例积分运算电路的工作原理。
2.写出上述四种运算电路的vi、vo关系表达式。
3.实验前计算好实验内容中得有关理论值，以便与实验测量结果作比较。
4.自拟实验数据表格。
四.实验原理及参考电路
本实验采用LM324集成运算放大器和外接电阻、电容等构成基本运算电路。
1. 反向比例运算
反向比例运算电路如图1所示，设组件LM324为理想器件，则 11
0υυR R f -=
R f
v o
v 1
图1
其输入电阻1R R if ≈，图中1//R R R f ='。
由上式可知，改变电阻f R 和1R 的比值，就改变了运算放大器的闭环增益vf A 。
在选择电路参数是应考虑：
○
1根据增益，确定f R 与1R 的比值，因为 1
R R A f
vf -
= 所以，在具体确定f R 和1R 的比值时应考虑；若f R 太大，则1R 亦大，这样容易引起较大的失调温漂；若f R 太小，则1R 亦小，输入电阻if R 也小，可能满足不了高输入阻抗的要求，故一般取f R 为几十千欧至几百千欧。
若对放大器输入电阻有要求，则可根据1R R i =先确定1R ，再求f R 。
○
2运算放大器同相输入端外接电阻R '是直流补偿电阻，可减小运算放大器偏执电流产生的
不良影响，一般取1//R R R f ='，由于反向比例运算电路属于电压并联负反馈，其输入、输出阻抗均较低。
本次试验中所选用电阻在电路图中已给出。
2. 反向比例加法运算
反向比例加法运算电路如图2所示，当运算放大器开环增益足够大时，其输入端为“虚地”，
11v 和12v 均可通过1R 、2R 转换成电流，实现代数相加，其输出电压
⎪⎭⎫
⎝⎛+-=122111
v R R v R R v f f o
当R R R ==21时
()1211v v R
R v f
o +-
= 为保证运算精度，除尽量选用精度高的集成运算放大器外，还应精心挑选精度高、稳定性好的电阻。
f R 与R 的取值范围可参照反比例运算电路的选取范围。
同理，图中的21////R R R R f ='。
R f
v o
v 12
v 11
图2
3. 减法运算
减法运算电路如图3，当f R R R R ='=,21时，输出电压 )(11121
v v R R v f
o -=
在电阻值严格匹配情况下，本电路具有较高的共模抑制能力。
R f
v o
v 12
v 11
图3
v o
v 1
0.01uf
L
图4
4. 积分运算电路
如图4，当运算放大器开环电压增益足够大，且f R 开路时，可人认为c R i i =，其中
11R v i R =
dt
t dv C i o c )(-= 将C R i i ,代入，并设电容两端初始电压为零，则 dt t v C
R t v t
o ⎰-
=011)(1)(
当输入信号)(1t v 为幅度1V 的直流电压时， t t o V C
R dt V C R t v 110111
1)(-=-
=⎰ 此时输出电压)(t v o 的波形是随时间线性下降的，如图5。
当输入信号)(1t v 为正方波时，输出电压)(t v o 的稳态波形如图6所示。
V1
o Vo
图
5o
vo 图6
v1
o
实际电路中，通常在积分电容两端并联反馈电阻f R ，用于直流负反馈，其目的是减小集成运算放大器输出端的电流漂移，其阻值必须取得大些，否则电路将变成一阶低通滤波器。
同时f R 的加入将对电容C 产生分流作用，从而导致积分误差。
为克服误差，一般需满足
C R C R f 1>>。
C 太小，会加剧积分漂移，但C 增大，电容漏电流也会随之加大。
通常取
F C R R f μ1,101<>。
5. 集成运算放大器LM324
集成运算放大器LM324的内部电路结构和引脚排列如图7所示。
五．硬件实验内容
1.反相比例运算
○1设计并安装反向比例运算电路，要求输入阻抗Ω=k R i 10。
○2在该放大器输入端加入kHz f 1=的正弦电压，峰峰值500mv ，测量放大器的输出电压，电压增益。
2.反相比例加减法
○1输入1kHz 正弦波，峰峰值为500mv ，调节p R 产生
mv V pp i 5002< ○2测量输出电压V 电路如下图
R 110k
v o
R f
1k
加减法运算电路
3.反向比例积分电路
○1输入Hz
，峰峰值为1V的正方波（调节offset使其为正方波）
f500
○2用DC挡测试o
V,，画出其波形，标出其幅值和周期
i V
获得如下波形
六、实验结果及分析
1. 反相比例运算
结果：波形图
分析：可明显观察到ch1与chi2反相，且有放大，实验结果与理论结果相差较小，在误差允许范围之内。
2. 反相比例加减法。