电工电子实验报告实验4.6运算放大器的线性应用
运算放大电路实验报告
运算放大电路实验报告运算放大电路实验报告引言运算放大电路是电子工程领域中一种常见的电路，它广泛应用于信号放大、滤波、积分、微分等功能。
本实验旨在通过搭建运算放大电路并进行实际测试，探究其工作原理和特性。
实验目的1. 了解运算放大电路的基本原理和组成结构；2. 熟悉运算放大电路的实际搭建和调试方法；3. 掌握运算放大电路的特性参数测量方法。
实验器材1. 运算放大器（OP-AMP）；2. 电阻、电容等元件；3. 示波器、函数发生器等测试仪器。
实验步骤1. 搭建基本的非反馈运算放大电路。
将运算放大器的正、负输入端分别连接到电压源和接地，输出端接入负载电阻。
根据实验要求选择适当的电阻值，并使用示波器检测输出信号。
2. 测试运算放大器的放大倍数。
将输入信号接入运算放大器的正输入端，通过函数发生器输入不同频率和幅度的信号，并测量输出信号的幅度。
根据测量结果计算得到运算放大器的放大倍数。
3. 探究运算放大器的输入阻抗和输出阻抗。
使用电压源作为输入信号，通过改变输入电阻的值，测量输入电压和输出电压之间的关系。
同样地，通过改变负载电阻的值，测量输出电压和负载电阻之间的关系。
分析测量结果，得出运算放大器的输入阻抗和输出阻抗。
4. 实现运算放大器的反相放大功能。
在基本的非反馈运算放大电路的基础上，引入反馈电阻，并调整电阻的值，使得输出信号与输入信号呈反相关系。
通过示波器观察和测量输入信号和输出信号的波形，验证反相放大的功能。
实验结果与分析1. 在搭建基本的非反馈运算放大电路后，通过示波器观察到输出信号与输入信号具有相同的波形，且幅度有所放大。
这表明运算放大器实现了信号的放大功能。
2. 在测试运算放大器的放大倍数时，发现输出信号的幅度与输入信号的幅度成正比。
根据测量数据计算得到的放大倍数与理论值相符合，说明运算放大器具有较好的放大性能。
3. 通过测量输入电压和输出电压之间的关系，得到运算放大器的输入阻抗约为几十兆欧姆，说明输入电阻较高，不会对输入信号产生较大的负载效应。
集成运算放大器线性应用的研究实验
集成运算放大器线性应用的研究实验一、实验原理和目的集成运算放大器是一种具有高增益、直接耦合的多级放大电路，它一般有两个输入端（同相端和反相端）和一个输出端。
在实际应用当中，集成运放可以利用其线性区特性实现信号放大的作用。
同时，由于实际运放很接近理想运放。
所以，它也可以借助反馈结构，利用理想运放线性区“虚短”、“虚断”的特性，来实现很多不同的电路功能。
虚短：u+=u-；虚断：i+=i-=0本实验的目的是通过实验的方法测量指定电路的输入信号u+ 、u-和输出信号u o，并试分析两者间的关系，判断电路可以实现的功能。
同时，以实验结果对照理论分析，加深对集成运放特性的理解；为集成运放线性应用理论课程的学习打下良好的基础。
二、实验预习：(1)实验前，通过视频回顾常用仪器的基本使用方法，重点复习信号发生器和示波器的使用。
(2)请写出各实验的电路名称，对各个电路的进行理论分析计算，写出输入输出的关系式。
3．以下问题是前几届学生遇到的常见问题，请认真思考如果自己遇到这些问题，该如何解决呢？（1）实验室所用集成放大芯片741可用电源电压是多少伏呢？（±15V）（2）集成放大芯片741的饱和输出电压是多少伏？如果放大器输出端输出饱和输出电压意味着什么呢？三、实验内容：2.1 实验内容一根据下图所示电路，在实验台上搭建电路，并完成以下数据的测量。
(1)利用直流稳压电源在反相输入端输入+5V的直流信号，利用万能表测量输出电压，如果输出电压不是5V，请自行分析电路解决问题。
如果能够判断出芯片已损坏，请及时联系老师更换芯片。
(2)利用信号发生器在反相输入端输入2组不同幅值、频率的正弦信号，信号大小设置在100mV至5V之间，信号大小应覆盖mV及V两个数量级。
用示波器观察输出波形，并记录各组输出信号的峰值及相位情况，填于表1之中。
(3)同时拍摄一张测量的操作照片，再拍摄一张示波器的显示高清图，请将这两张照片附在表格后面。
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。
集成运算放大器的线性应用（思考题解答）
实验四 集成运算放大器的线性应用（思考题解答）1. 理想集成运算放大器具有哪些特点？答:电压放大倍数A v →∞，输入电阻R i →∞，输出电阻R O →0，共模抑制比K CMRR →∞，带宽BW →∞，无零点漂移和温漂等。
2. 运放具有虚短、虚断的条件是什么？你能否根据运放输出电压的大小判断其是否存 在虚短、虚断？答: 运放具有虚短、虚断的条件是电路有深度负反馈，集成运放工作在线性放大区.如果集成运放输出电压的大小达到最大输出电压幅度V OM (如本实验中V CC 为12V ，则V OM 约为10.5V 。
)，则说明运放已工作在限幅区,此时虚短特点不再存在，而虚断成立。
3．实验内容1、2中，当V i = 2V 时，理论上分析反相端电位V –应为多大？答：实验内容1，电路如图：若V i = 2V ，则运放工作在限幅区， V o=-10V(为计算方便起见，假定V OM =10V)。
应用叠加原理可计算得：VV R R R V R R R V o f i ff 91.0)10(1001010210010100111=-⋅++⋅+=+++=-实验内容2，V i = 2V 时，V -的数值请自行分析。
4．图4—6（b ）电路，说明当输入信号频率远大于CR 21f f o ⋅π=时，电路为积分电路，输入信号频率远小于f o 时，则电路为一个反相输入比例放大器的理由。
答：如图电路：若输入信号V i 的频率CR f f f π210=>>时，则有fC R f π21>> ，f R 的影响可忽略，视为开路， 所以电路即为积分电路。
若C R f f f π210=<<时，则有fCR f π21<< ，C 的影响可忽略，视为开路，所以电路即为反响输入比例放大器。
5432TitleR fR R R LA+p =R f //R 11--++V o V i 100K10K321A+A +CCR fR =R Rp R //R fV oV oV i V i。
运放的线性运用
R’
+ u0 -
运算放大器的线性应用
6、加法与减法运算电路（1） 加法与减法运算电路（ ①反向加法器： 输入信号均加入反向端 平衡电阻R’=R1//R2//R3//Rf 若取R1=R2=R3=R，则
R’ ui3 ui2 ui1 R3 R2 R1 i2 i1 Δ ∞ + + i3 if Rf
u0
uo= −
0.1 ui(mV)
-10 线性区
运算放大器的线性应用
2、线性运放的分析特点 设U+与U-为运放同相与反相端的电位， 因为对于理想运放有Aod=∞，所以
UU+ RF
Δ A + uo
+
U+=U-（虚短） （虚短）
设I+与I-为同相与反相端的输入电流， 因为对于理想运放有rid=∞，所以
ui1 uid ui2 + rid ro + uo -
运算放大器的线性应用
Rf
1、运放线性运用的条件： 运放线性运用的条件： 引入深度负反馈
+ ui -
R1
Af =
当 1 + AF
A 1 + AF
Δ ∞ + + R’
+ u0 -
1 = 1 时， Af ≈ AF F
A
uo(V) 10 -0.1 0
非线性区
因此，引入深度负反馈后，闭环增益 与开环增益无关，而实际中F并不趋近 于零，因此放大器可实现线性工作
Rf R
(ui1 + ui 2 +u i 3 )
运算放大器的线性应用
6、加法与减法运算电路（2） 加法与减法运算电路（ ②同向加法器：
运算放大器的应用实验报告
运算放大器的应用实验报告运算放大器（Operational Amplifier，简称Op-Amp）是一种重要的电子元件，在电子电路中有着广泛的应用。
本实验旨在通过实验操作，加深对运算放大器的工作原理和应用特性的理解，同时掌握运算放大器在电路中的具体应用。
一、实验目的。
1. 了解运算放大器的基本工作原理；2. 掌握运算放大器的基本参数测量方法；3. 学习运算放大器在电路中的应用，包括比较器、放大器、积分器和微分器等。
二、实验仪器与设备。
1. 示波器。
2. 直流稳压电源。
3. 示波器探头。
4. 运算放大器集成电路。
5. 电阻、电容等元件。
6. 实验电路板。
7. 万用表。
三、实验原理。
运算放大器是一种差动放大器，具有高输入阻抗、低输出阻抗、大增益和宽带宽等特点。
在实验中，我们将通过测量运算放大器的输入输出特性、电压增益、输入偏置电流等参数，来了解其基本特性。
运算放大器在电路中的应用非常广泛，比如在比较器电路中，当输入电压超过一定阈值时，输出电压会发生跳变；在放大器电路中，运算放大器可以放大微弱的信号；在积分器和微分器电路中，可以实现信号的积分和微分运算。
四、实验内容与步骤。
1. 搭建运算放大器的输入输出特性测量电路，通过改变输入电压，测量输出电压与输入电压的关系曲线；2. 测量运算放大器的电压增益，并分析其影响因素；3. 搭建运算放大器的比较器电路，观察输入电压与输出电压的关系；4. 搭建运算放大器的放大器电路，测量放大电路的电压增益；5. 搭建运算放大器的积分器和微分器电路，观察输入输出波形，并分析其特性。
五、实验数据与分析。
1. 输入输出特性曲线如图所示（图表略），通过测量得到的数据绘制曲线，可以看出运算放大器的输入输出特性呈线性关系；2. 测量得到的电压增益为100，经分析发现电阻值的选择对电压增益有一定影响，需要合理选择电阻值以满足设计要求；3. 比较器电路的实验结果表明，运算放大器在一定输入电压范围内输出电压保持稳定，一旦超过阈值，输出电压会发生跳变；4. 放大器电路的实验结果显示，运算放大器可以有效放大输入信号，且放大倍数与电阻值的选择有关；5. 积分器和微分器电路的实验结果表明，运算放大器可以实现信号的积分和微分运算，输出波形与输入波形呈现出相应的积分和微分关系。
电工电子实验运算放大器的线性应用
同时用万用表测量Ui1和 输出电压UO，应有UO = Ui1，否则，运放是坏的。 （Ui1可在正、负5V范围 内调整的直流电压）
+5V Ui1 -5V
5
1 同相比例放大器
v 1．基本原理 图为同相比例放大器，若运算放大器是理想的，
则放大倍数为：
AU
UO Ui
1 Rf R1
输出电压为：
UO
AU
Ui
-2.56
2.56
2
-1V
0.1 V
1.44
1ms
0.1410
-0.141
14
-1
12
v 3.调测注意Biblioteka 项+5V ±0.2V -5V
A．运放使用的是±9V双电源，电压值应尽量 对称，连接方法要正确。
B．Ui2用实验箱上电位器分压取得，调整为 +1V（或－1V），用万用表测量。
C．取信号发生器的正弦交流电压，调整 Ui1=0.1V（有效值，用毫伏表测量）。需注意 核查和消除信号发生器输出中的直流偏移（直
Rf R1
输出电压为：
UO
AU
Ui
Rf R1
Ui
8
v 2．设计要求
放大倍数 AU=-10
v 3 ．输入电压
输入电压Ui=0.1V（有效值），频率为1KHz的 交流电压
分别观测、记录输出电压的波形及电压值 以及周期和相位关系。
9
3、反相加法器
一．基本原理
图是反相加法器，若 运算放大器是理想 的：
流偏移旋钮置零或信号发生器输出不平衡）。
D．用双踪示波器观察Ui1和UO（耦合方式为直 流），无失真。画出输出波形（注意极性关系、
输出偏移关系、标注相关参数）。
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实验4.6 运算放大器的线性应用
一、实验目的
1．进一步理解运算放大器线性应用电路的结构和特点。
2．掌握电子电路设计的步骤，学会先用电子设计软件进行电路性能仿真和优化设计，再进行实际器件构成电路的连接与测试方法。
3．掌握运算放大器线性应用电路的设计及测试方法。
二、实验仪器与器件
1.双路稳压电源1台
2.示波器1台
3. 数字万用表1台
4. 集成运算放大器μA741 2块
5. 定值电阻若干
6.电容若干
7.DC信号源3块
8.电位器2只
三、实验原理及要求
运算放大器是高放大倍数的直流放大器。
当其成闭环状态时，其输入输出在一定围为线性关系，称之为运算放大器的线性应用。
运放线性应用时选择合理的电路结构和外接器件，可构成各种信号运算电路和具有各种特定功能的应用电路。
选择适当个数的运算放大器和阻容元件构成电路实现以下功能：
1. U o=Ui
2．U O= 5U i1+U i2（R f=100k）；
3．U O= 5U i2-U i1（R f=100k）；
4．U O= - (0.1ui+1000∫u idt）（C f=0.1μF）；
5．用运放构成一个输出电压连续可调的恒压源(要求用一个运放实现)；
6．用运放构成一个恒流源(要求用一个运放实现)；
7. 用运放构成一个RC正弦波振荡器（振荡频率为500Hz）。
四、实验电路图及实验数据
1. U o=Ui
2．U O= 5U i1+U i2（R f=100k）
Ui1(V) 0.3 0.3 -0.3 Ui2(V) -0.1 0.1 0.1
计算Uo(V) 1.4 1.6 -1.4 测量Uo(V) 1.407 1.608 -1.396
3．U O= 5U i2-U i1（R f=100k）；
Ui1(V) 0.3 0.3 -0.3 Ui2(V) -0.1 0.1 0.1
计算Uo(V) 1.6 1.4 -1.6
测量Uo(V) 1.735 1.533 -1.703
4．U O= - (0.1ui+1000∫u idt）（C f=0.1μF）；
5．用运放构成一个输出电压连续可调的恒压源(要求用一个运放实现)；
6．用运放构成一个恒流源(要求用一个运放实现)；
7. 用运放构成一个RC正弦波振荡器（振荡频率为500Hz）
五. 分析实验数据和波形可知：电路仿真得到的结果要比实测结果更接近于理论计算值，可能原因有1. 实验室中的电子元件有误差 2. 一些电阻在实验室中没有，遂用阻值接近的电阻代替
六. 试验中遇到的故障：在实物搭建第二个电路的时候输入正确的电压值却得不到应得的输出电压，经检查发现第二个运算放大器未接15V的电源
七. 心得体会
在进行电子电路设计的时候，应首先用电子设计软件进行电路性能仿真和优化设计，再进行实际器件构成电路的与测试，以缩短设计时间，减少设计成本，并提高成功率。