实验五 集成运放信号运算电路
实验四集成运放信号运算电路
一、实验目的
1．通过集成运放工作在在线性区组成的加、减、比例、积分等运算电路的实验，进一步加深理解运算放大电路工作在线性区的基本功能和特点。
2．用集成运算放大器构成信号运算电路，掌握管脚的辨认、调试，测定它们的运算关系。
二、实验器材
模拟电路实验箱一台
SC4320A型双踪示波器一台
数字毫伏表一台
数字万用表一块
电子秒表一块
连接线若干
三、实验原理（略）
四、实验内容及步骤
1．反相比例运算电路
图4-1反相比例运算电路
1）按实验图4-1连接好电路，检查无误后接通电源U CC= -U SS=+12V ，并调零。
2）输入f=1KHZ的输入信号U i ，改变U i的值测出对应的输出电压U O。
记录于表4-1
2．差动电路（减法器）
1）实验电路如图4-2所示
图4-2减法电路
2）按实验图4-2连接好电路，检查无误后接通电源U CC = -U SS =+12V ，并调零。
利用叠加原理可得下式：U o=R f/R （U I2-U I1）
R =R 1=R 2
3）按表4-2给出的U I2、U I1值，测量记录U o 值，填入表中。
3、反相求和运算电路
1）反相求和运算电路如图4-3所示
o
R
图4-3反相求和运算电路
2）按实验图4-1连接好电路，检查无误后接通电源U CC = -U SS =+12V ，并调零。
利用下式：
—U o=R f/R （U I2+U I1）
R =R 1=R 2
3
U i 1U i 2。
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
实验五集成运算放大器一、实验目的1. 掌握集成运算放大器构成的运算电路的特点。
2. 熟悉运算电路性能指标的测量方法。
3. 学会运算电路的分析方法。
二、实验仪器1. 模拟电路实验仪。
2. 双踪示波器。
3. 交流毫伏表。
4. 信号发生器。
5. 数字万用表。
6. 直流稳压电源。
7. 多功能计数器。
三、预习要求1. 根据图5.1所示电压跟随器，计算V o、A f的理论值，并填入表5.1中。
2. 根据图5.2所示反向比例放大器，计算V o的理论值，并填入表5.2中。
3. 估算表5.3中的理论值。
4. 根据图5.3所示同向比例放大器，估算表5.4、表5.5中的理论值。
5. 根据图5.4所示的反向求和放大器、图5.5所示双端输入求和放大器，分别计算输出电压V o。
6. 分析图5.6所示积分电路，若输入正弦波，V o与V i相位差是多少？当输入信号的频率为l00Hz、有效值为2V时，V o=？7. 分析图5.7所示微分电路，若输入方波，V o与V i相位差多少？当输入信号的频率为160Hz，幅值为1V时，输出V o =？8. 从实验角度，简述放大器上限截止频率的测量方法。
四、实验内容1. 电压跟随器（1）实验电路按如图5.1所示接线。
图5.1 电压跟随器（2）按表5.1要求进行实验，输入大小不等、频率均为100Hz 的正弦信号（下同），在R L =∞、R L =5K1两种情况下，测量输出电压V o ，并总结电压跟随器的主要特点。
表5.12. 反向比例放大器（1）实验电路按图5.2所示接线。
图5.2 反向比例放大器（2）按表5.2内容实验并测量记录。
表5.2（3）按表5.3要求实验并测量记录。
表5.3（4）测量图5.2电路的上限截止频率f H 。
（f H = ） 3. 同向比例放大器（1）实验电路按图5.3所示接线。
图5.3 同向比例放大器（2）按表5.4和表5.5内容实验并测量记录。
表5.4表5.5（3）测出电路的上限截止频率fH 。
集成运算放大器的基本运算电路_电工电子实验实训教程_[共3页]
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第5章 电子技术实验 835.4 集成运算放大器的基本运算电路一 实验目的（1）掌握集成运算放大器反相比例运算电路、反相加法器、差动运算放大电路和积分器电路的基本接线和运算关系、测试方法。
（2）通过实验加深对运算放大器的特性和“虚短”“虚断”概念的理解。
二 实验原理集成运算放大器是一种具有高开环放大倍数、深度负反馈的直接耦合多级放大器，是模拟电子技术领域应用最广泛的集成器件。
按照输入方式可分为同相、反相、差动3种接法，按照运算关系可分为比例、加法、减法、积分、微分等。
利用输入方式和运算关系的组合，可接成各种运算放大器电路。
1．反相比例运算放大器反相比例运算放大器电路是集成运放的一种最基本的接法，如图5.4.1所示。
电路的输出电压u o 与输入电压u i 的关系式为i 1f o u R R u −=。
2．反相加法器 如果在运算放大器的反相端同时加入几个信号，接成图5.4.2的形式，就构成了能对同时加入的几个信号电压进行代数相加运算的反相加法器电路。
如果把运算放大器看作是理想的，由于理想运放的开环电压放大倍数为无穷大，那么当输出电压为有限值时差模输入电压00u u u A −+−=，所以u -=u +，即“虚短”，当同相输入端接地，即u +＝0，则u －＝0，反相输入端看作“虚地”，则电路的输出电压u o 与输入电压u i 的关系式为：)(i22f i11f o u R R u R R u +−=。
为保证运算放大器的两个输入端处于平衡对称的工作状态，克服失调电压、失调电流的影响，在电路中应尽量保证运算放大器两个输入端的外电路的电阻相等。
因此在反相输入的运算放大器电路中，同相端与地之间要串接补偿电阻R 3，R 3的阻值应是反相输入电阻与反馈电阻的并联值（R 3=R 1//R 2//R f ）。
3．差动运算放大电路差动运算放大器电路如图5.4.3所示。
根据电路分析，该电路的输出电压u o 与输入电压u i 的关系式为：3f f o i2i11231(1)R R R u u u R R R R =+−+。
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 。
集成运算电路实验指导书
实验五集成运算电路一、实验目的应用集成运算放大器分别组成比例、加法和积分运算电路，并验证其运算功能。
二、实验器材1．1台编号为RTMD－4 的模拟电路实验箱2．1块编号为UT70A 的数字万用表3．1台编号为SS-7802A 的双踪示波器4．1台编号为GFG-8255A 的函数信号发生器5．1块编号为LM358 的集成块三、实验内容1．反相比例运算2．同相比例运算3．反相加法运算4．反相积分运算四、实验原理集成运算放大器是一种具有高开环电压放大倍数的直接耦合多级放大电路，当在其外部接入由不同的线性或非线性元、器件组成的输入和负反馈电路时，可以在输入信号与输出信号之间灵活地实现各种特定的函数运算关系。
运算放大器应用在信号的运算方面，可以组成比例、加法、积分等模拟信号运算电路。
图7－1反相比例运算电路原理图图7－2同相比例运算电路原理图图7－3 反相加法运算电路原理图 图7－4 反相积分运算电路原理图五、实验过程1. 实验准备(a) 熟悉编号为LM358 的集成块： LM358内部含有两个运算放大器，其管脚定义如图7－5所示， 第8号管脚是正电源管脚，应连接 +10V 电源；第4 号管脚是负电源管脚，应连接 －10V 电源。
(b) 为了方便电路连线，对原理图中每个信号均进行管脚编号。
例如：在图7－1中，输出信号U o 的编号为1，表示 U o 对应集成块LM358的第1号管脚。
(c) 打开模拟电路实验箱的盖子，接好实验箱的电源线，断开电源开关，在实验箱上放好集成运算电路扩展面板，在扩展面板上配好1片LM358 。
+U CCU OU +–U –图7－5 双运算放大器 LM358 的管脚图2. 反相比例运算的实验过程（1）按照图7－1连线(a) 在图7—1中，用到了1个运算放大器，需要1片编号为LM358的集成块，用导线将LM358的第8 管脚和+10 V 电源相连，第4 管脚和－10 V 电源相连，再用导线将实验箱的地线与实验电路板的地线相连，做到共地连接。
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
5集成运放电路实验报告
5集成运放电路实验报告实验目的：1.熟悉基本的集成运放电路的组成和功能；2.了解非反转运放电路、反转运放电路及运算放大器电路的工作原理；3.学会使用运放电路进行信号放大、滤波和求和。
实验仪器：1.电源供应器2.六组运筹放大器模数器件3.信号发生器4.示波器5.可调电阻6.电容7.电感实验原理：集成运放是一种重要的模拟电子器件，可广泛应用于电子电路中。
它具有高放大倍数、输入阻抗高、输出阻抗低等特点，在模拟电路的设计中起到了重要作用。
实验一：非反转运放电路非反转运放电路可以实现信号的放大，其电路图如下：Rf------------↑----------，OUVref---------+， -， VouV1，+--------R1R++----------```实验二：反转运放电路反转运放电路可用于信号放大和求逆，其电路图如下：```Rf--------↑--------，-，V1-----，+R1++----------```实验三：运算放大器电路运算放大器是一种特殊的运放电路，可以实现加法、减法、乘法和除法等运算。
其电路图如下：```Rf---------↑-------------，OUVref1--------V1-------------------Rg```实验步骤：1.使用示波器测量电源供应器的输出电压，调整到所需电压范围内；2.将非反转运放电路连接好，并连接示波器检测输出波形；3.调整电阻值，观察输出波形的变化；4.按照同样的方式，搭建反转运放电路进行实验；5.最后，搭建运算放大器电路进行实验，观察输出波形的变化。
实验结果：1.非反转运放电路实验中，当Rf=10kΩ，R1=2.2kΩ，V1=2V时，输出波形经过放大后为4V；2.反转运放电路实验中，当Rf=10kΩ，R1=2.2kΩ，V1=2V时，输出波形经过放大后为-4V；3. 运算放大器电路实验中，V1=2V，Vref1=4V，Rf=10kΩ，R1=2.2kΩ，Rg=3kΩ，输出波形为两个输入信号的和。
模拟电子线路实验实验五.集成运放组成的基本运算电路
式的改变将如何影响电压传输特性？ （2）集成运算放大器的输入输出成线性关系，输出电
压将会无限增大，这话对吗？为什么？
下次实验
实验实验六、七 扩音机电路的综合测试 预习：实验34 三极管共射极放大电路 预习：第十一章 预习：第十二章－12.1音频功率放大电路设计
实验五、集成运放组成的基本 运算电路
1、桌号请写在实验地点后 例如，地点：东3－212 A1 2、日期：2007.6.5 星期二下午
相关知识（μA741引脚）
集成运算放大电路（简称集成运放）是一种高增益 的直流放大器，它有二个输入端。根据输入电路的不同， 有同相输入、反相输入和差动输入三种方式。在实际运 用中都必须用外接负反馈网络构成闭环，用以实现各种 模拟运算。
实验注意事项同反相加法运算实验。
R1 10K
υS R′ 10K
RF 100K +15V
－
A
＋
-15V
v0
(1
RF R1
)vs
vO
同相比例运算电路
3. 减法器（差分放大电路）
减法器电路，为了消除输入偏置电流以及输入共模成分 的影响，要求R1=R2、RF=R3。 实验注意事项同反相加法运算实验。
实验时应注意：
1. 为提高运算精度，首先应对输出直流电位进行测试，即保证零 输入时为零输出。 2. 被加输入信号可以为直流，也可以选用正弦，方波或三角波 信号。但在选取信号的频率和幅度时，应考虑运放的频响和输 出幅度的限制。 3. 为防止出现自激振荡，应用示波器监视输出电压波形。
1. 实现两个信号的反相加法运算
5. 用积分电路转换方波为三角波
模拟电路：实验五、集成运算放大器的应用
一、实验目的 1、了解集成运算放大器的性能及特点。 2、学会用集成运算放大器构成基本运算电路。 3、掌握相关测量的基本方法。
二、实验仪器设备及器件
1.直流稳压电源；
5.模电实验箱；
2.函数发生器；
6.直流小信号源；
3.双踪示波器；
7.集成运放μA741；
4.数字万用表；
8.阻、容器件若干。
三、与集成运放电路相关的几个问题
1. 集成运算放大器μA741的功能引脚及排列
空脚
+12V
输出端
反相输入端 同相输入端
-12V 1、5脚为外接调零端子
2、运算电路的调零 （1）为什么要调零？
由于集成运算放大器的输入失调电压和失调电流的 影响，使运放组成的线性运算电路在输入信号为零时， 而输出往往不等于零。为提高电路的运算精度，要求对 失调电压和失调电流造成的误差进行补偿(修正)，这就 是运算放大器的调零，又称静态调零。
测量值
UI
UO
＋0.2V
－0.2V
计算值 AV＝UO/UI
3.电压跟随电路
按右图进行接线并按下 表要求测量。
Rf 10K +12V
7
2
3 +6 +
+ R2 10K 3 4
Ui
-12V
Uo
测量值 计算值 _
_
UI
UO
AV＝UO/UI
＋0.2V －0.2V
Uo＝Ui
4. 反相加法运算电路
Rf 100K R1 10K
另外要注意输入与 输出的相位关系。
uo=－R—1C—∫uidt
7、微分运算电路 输入要求：频率 f=100Hz的方波信号，UIP-P＝100mV。 用双踪示波器观察并记录输入、输出的波形，同时测 量并记录UOP-P的值。 提示： 注意相位关系。