实验：集成运算放大器应用(加减运算电路设计)
运放加减电路
运放加减电路（模电实验与设计之二）学院:计算机与电子信息学院专业:00000000000 班级:000班 学号:000000000 姓名:0000一、实验目的：1、掌握集成运算放大器在线性工作条件下的使用特点；2、掌握深度负反馈条件下的虚短、虚断现象；3、掌握加法器和减法器的电路构成和特点。
二、实验主要设备和元件：万用表，双路直流稳压电源。
运算放大器：OP07 2片 电位器： RW1 10k RW2 10k RW3 10k 电阻：1K 510 3K三、实验主要任务：1、根据电路原理图，制作一个运放加减电路。
制作时，注意留出测试端口或端子，注意电位器的摆放要便于调试。
可以考虑用IC 插座，以防止不过关的焊接技术对集成运放的损害。
OP07集成运放的5脚无用，1脚和8脚在本实验中不用接。
在制作电路时，这三个脚悬空即可。
2、本实验所用的直流电源电压在9V ±到15V ±的范围内皆可，根据情况自行选择。
3、分别调节三个电位器，让133i V u V -≤≤，233i V u V -≤≤，333i V u V -≤≤。
取5个不同的、有代表性的输入组合，测量出该组合下的1o u 、2o u (o u )输出值，编制一个表格将测量结果记录下来。
同时，记录两个运放的两输入端的电位（对地电压）P u 和N u 的测量值，观察“虚短”、“虚地”现象。
在调节输入信号大小时，应该先确定1i u 和 2i u 的大小，最后确定3i u 的大小。
4、在调节电位器选择输入信号大小时，要防止1o u 和2o u 的输出值太接近电源电压。
为什么？思考得出结论后写在实验报告中。
四、实验原理：运放加减电路图第一级运算电路完成加法运算。
该电路由一个反相比例运算放大电路组成，经理论推导，可得输入、输出信号的运算关系为13121211o i i u R u u R R ⎛⎫=-+ ⎪⎝⎭，代入1231R R R k ===Ω的值，可得()112o i i u u u =-+。
集成运算放大器的应用实验报告
一、实验目的1. 了解集成运算放大器的基本特性和工作原理。
2. 掌握集成运算放大器的基本应用电路的设计与调试方法。
3. 熟悉集成运算放大器在实际电路中的应用，提高电子电路设计能力。
二、实验原理集成运算放大器（Op-Amp）是一种高增益、低输入阻抗、高输入电阻、低输出阻抗的直接耦合放大器。
它广泛应用于各种模拟信号处理和产生电路中。
本实验主要研究集成运算放大器的基本应用电路，包括反相比例放大电路、同相比例放大电路、加法运算电路、减法运算电路等。
三、实验仪器与设备1. 集成运算放大器：TL0822. 直流稳压电源：±15V3. 数字万用表4. 示波器5. 面包板6. 连接线7. 电阻、电容等元件四、实验内容1. 反相比例放大电路（1）电路连接：将集成运算放大器TL082的输入端分别连接到输入电阻R1和地，输出端连接到负载电阻R2，反馈电阻Rf与R1并联后连接到反相输入端。
（2）电路调试：将输入电压信号输入到电路中，使用示波器观察输出电压波形，调整R1和Rf的值，使输出电压与输入电压成反相关系。
（3）实验结果：当R1和Rf的值分别为1kΩ和10kΩ时，输出电压与输入电压成反相关系，放大倍数为-10。
2. 同相比例放大电路（1）电路连接：将集成运算放大器TL082的同相输入端连接到输入电阻R1，反相输入端连接到地，输出端连接到负载电阻R2，反馈电阻Rf与R1并联后连接到同相输入端。
（2）电路调试：将输入电压信号输入到电路中，使用示波器观察输出电压波形，调整R1和Rf的值，使输出电压与输入电压成正比关系。
（3）实验结果：当R1和Rf的值分别为1kΩ和10kΩ时，输出电压与输入电压成正比关系，放大倍数为10。
3. 加法运算电路（1）电路连接：将集成运算放大器TL082的反相输入端连接到地，同相输入端连接到两个输入电阻R1和R2，输出端连接到负载电阻R3，反馈电阻Rf与R1、R2并联后连接到同相输入端。
基于集成运算放大器的加减法运算电路的分析与设计
即 ： ^ 。= ^〇12 + ^〇34
(6)
仅 考 虑 反 相 端 输 入 信 号 [/„和 [ ^ 的 作 用 时 ，电路变成
了反相求和电路，可 得 ：
Uol2 =
~ ^ Ui2
(7 )
仅 考 虑 同 相 端 输 入 t/i3和 t/i4 的 作用时，电路变成了同
相求和电路，可 得 ：
将 （1 0 ) 式化简后可得：
电 压 表 的 读 数 -9.987V 相 比 ，存 在 0 . 1 3 % 的相对误差。观
察 （1 ) 式 可 知 ，在 忽 略 误 差 的 情 况 下 ，输 出 电 压 ％ 在数
值 上 等 于 反 馈 电 阻 馬 与 信 号 源 的 “入端电阻”负 之 比 再 乘
以 输 入 信 号 由 于 输 入 信 号 从 运 放 的 反 相 端 加 入 ，所以
Uo = ~ K^! Uil J<2
^3 + ^ ~ UI*
(11)
代 入 已 经 选 定 的 电 阻 值 和 输 入 信 号 电 压 值 对 （1 1 ) 式
进行计算，可 得 ：
Uo = - 5Utl- 5Ul2+ Ui3+ 10Uu = W
(12)
可见，将 输 出 电 压 的 理 论 计 算 值 I V 与仿真测试结果与 电压表的读数1.012V 相 比 ，存 在 1 . 2 % 的相对误差。
在 此基础上，利 用 Multisim软件辅助设计单运放和双
运放两种不同结构的加减法运算电路〇
1•基本运算电路的分析
■ 1.1反相比例运算电路分析 如 图 1 所示为反相比例运算电路。 由模拟电子技术基
础 可 知 ，当 同 相 端 对 地 的 直 流 电 阻 与 反 相 端 对 地 的 直 流 电 阻 相 等 ，即 及 = 曷 〃 〜 时 ，可以获得比较准确的输入输出表
实验六 集成运算放大器的应用模拟运算
实验六 集成运算放大器的应用（一）模拟运算电路预习部分一、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. 掌握运算放大器的使用方法，了解其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。
本实验采用的集成运放型号为μA741，引脚排列如图2-7-1所示。
它是八脚双列直插式组件，②脚和③脚为反相和同相输入端，⑥脚为输出端，⑦脚和④脚为正，负电源端，①脚和⑤脚为失调调零端，①⑤脚之间可接入一只几十K Ω的电位器并将滑动触头接到负电源端。
⑧脚为空脚。
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。
1) 反相比例运算电路电路如图2-7-2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Uo ＝－（R F / R 1）Ui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 。
2) 反相加法电路图2-7-2 反相比例运算电路 图2-7-3反相加法运算电路电路如图2-7-3所示，输出电压与输入电压之间的关系为F i Fi F O //R //R R R U R R U R R U 2132211=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-= 图2-7-1 μA741管脚图3) 同相比例运算电路图2-7-4(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 Uo ＝（1＋R F / R 1）Ui R 2＝R 1 // R F当R 1→∞时，Uo ＝Ui ，即得到如图2-7-4(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。
(a) 同相比例运算电路 (b) 电压跟随器图2-7-4 同相比例运算电路4) 差动放大电路（减法器）对于图2-7-5所示的减法运算电路，当R 1＝R 2，R 3＝R F 时， 有如下关系式图2-7-5 减法运算电路 图2-7-6 积分运算电路 5) 积分运算电路反相积分电路如图2-7-6所示。
集成运算放大器的应用实验报告
集成运算放大器的应用实验报告【摘要】：此题目关于放大器设计的基本目标：使用一片通用四运放芯片LM324组成预设的电路，电路包括三角波产生器、加法器、滤波器、比较器四个设计模块，每个模块均采用一个运放及一定数目的电容、电阻搭建，通过理论计算分析，最终实现规定的电路要求。
【关键字】：运算放大器LM324、三角波信号发生器、加法器、滤波器、比较器一、设计任务使用一片通用四运放芯片LM324 组成电路框图见图1〔a〕，实现下述功能：使用低频信号源产生，的正弦波信号，加至加法器的输入端，加法器的另一输入端加入由自制振荡器产生的信号uo1， uo1 如图1〔b〕所示，，允许T1有±5%的误差。
〔a〕〔b〕图中要求加法器的输出电压ui2=10ui1+uo1。
ui2 经选频滤波器滤除uo1 频率分量，选出f0 信号为uo2，uo2 为峰峰值等于9V 的正弦信号，用示波器观察无明显失真。
uo2 信号再经比较器后在1kΩ 负载上得到峰峰值为2V 的输出电压uo3。
电源只能选用+12V 和+5V 两种单电源，由稳压电源供应。
不得使用额外电源和其它型号运算放大器。
要求预留ui1、ui2、uo1、uo2 和uo3 的测试端子。
二、设计方案1、三角波发生器由于用方波发生器产生方波，再经过积分电路电路产生三角波需要运用两个运算放大器，而LM324只有四个运算放大器，每个电路运用一个，所以只能用一个运算放大器产生三角波。
同时由于器件不提供稳压二极管，所以电阻电容的参数必须设计合理，用直流电压源代替稳压管。
对方波放生电路进行分析发现，如果将输出端改接运放的负输入端，出来的波形近似为三角波。
电路仿真如下列图所示：2、 加法器由于加法器输出11210o i i u u u += ，根据《模拟电子技术》书上内容采用求和电路，电路如下所示：3、 滤波器由于正弦波信号1i u 的频率为500Hz ，三角波1o u 的频率为2KHz ，滤波器需要滤除u，所以采用二阶的有源低通滤波器。
实验六 集成运算放大器的线性应用(最全)word资料
实验六集成运算放大器的线性应用(最全)word资料实验六 集成运算放大器的线性应用一、设计目的1．熟悉µA741集电路使用技术要求。
2．掌握µA741的运算电路的组成，并能验证运算的功能。
二、电路结构及说明1．反相放大器电路结构：理想条件下，表达式：1f i o u R Ru u A -==。
说明：21R R =时电路保持平衡。
2．同相放大器电路结构理想条件下，表达式：1f i o u 1R R u u A +==。
说明：21R R = ，f 3R R =电路保持平衡，减少输入引起失调电压的误差。
3．反相比例加法器电路结构 理想条件下，表达式)(B A 4fo u u R R u +-=。
说明：43R R =，543//R R R =电路保持平衡；单电源供电，利用分压方式得A u 、B u 。
4．差动减法器电路结构 理想条件下，达式)(B A 3fo u u R R u --=。
说明：43R R =电路保持平衡。
5．反相积分器电路结构理想条件下，表达式：dt t u CR u )(1i 1o ⎰-=。
说明：输入方波信号，输出是输入对时间的积分，负号表示输入与输出反相。
当输入电压为方波时，输出电压为三角波，其输出电压的峰值为：)2(211P -SP P -OP TC R u u -=（1）C 为反馈元件。
f R 为分流电阻,它是给直流反馈提供通路避免失调电压在输出端产生积累电荷，使积分器产生饱和，f R 取大些可改善积分线性。
（2）21R R =保持电路平衡。
（3）当选择时间常数T C R ==1τ时，那么：P -SP 1P -SP P -OP 41)2(21u T C R u u -=-=。
（其中T 表示信号频率的周期） 三、实验仪器1. 直流稳压电源 一台 2．函数信号发生器 一台 3．示波器 一台 4．晶体管毫伏表 一台 5．数字万用表 一块 四、设计要求和内容1．反相放大器。
模拟电子技术实验-集成运算放大器的基本应用电路
模拟电⼦技术实验-集成运算放⼤器的基本应⽤电路实验：集成运算放⼤器的基本应⽤电路⼀、实验⽬的1、掌握集成运算放⼤器的基本使⽤⽅法；2、掌握集成运算放⼤器的⼯作原理和基本特性；3、掌握集成运算放⼤器的常⽤单元电路的设计和调试的基本⽅法。
⼆、实验仪器名称及型号KeySight E36313A型直流稳压电源，KeySight DSOX3014T型⽰波器/信号源⼀体机。
模块化实验装置。
本实验所选⽤的运算放⼤器为通⽤集成运放µA741，其引脚排列及引脚功能如图1所⽰。
引脚2为运放反相输⼊端，引脚3为同相输⼊端，引脚6为输出端，引脚7为正电源端，引脚4为负电源端。
1脚和5脚为输出调零端，8为空脚。
图1 µA741的引脚图三、实验内容1. 反相⽐例运算电路（远程在线实验）在反向⽐例运算电路中，信号由反向端输⼊，其运算电路如图2所⽰。
o图2 反相⽐例运算电路设计反相⽐例运算电路，要求输出电压与输⼊电压满⾜解析式u o=-0.5u i；写出设计过程，在远程实验平台进⾏实验验证。
实验验证时，信号发⽣器输出正弦波，频率为1kHz，峰峰值为4V，连接到输⼊端u i，利⽤⽰波器观察输⼊端u i和输出端u o的电压波形并截图。
注意：要根据远程实验提供的阻值进⾏设计，其中R1可选择20k或10k，R2可选择10k、20k或100k，其中且不可打乱图中R1、R2和R3的位置。
进⼊远程实验操作界⾯：打开远程实验操作界⾯，主界⾯左上⽅为KeySight E36313A型直流稳压电源，右上⽅为KeySight DSOX3014T⽰波器/信号源⼀体机。
两个仪器中间为指导说明区，实验前应从头⾄尾阅读⼀遍指导说明。
主界⾯中下区域为实验操作区。
直流稳压电源的调节：主界⾯左上⽅为直流稳压电源，要求其输出±12V电压。
点击直流稳压电源进⼊调节界⾯。
点击电源开关打开电源，观察屏幕显⽰。
分别点击电源右上⾓的2或3通道选择按钮，在数字区输出12后再按Enter按键，分别设置2和3两个通道的电压为12V。
集成运算放大器的应用实验
集成运算放大器的应用实验一､ 实验目的1.了解集成运放的使用方法;2.掌握集成运放构成各种运算电路的原理和测试方法｡3. 掌握信号发生器电路原理及测试方法｡ 二､ 实验仪器及器件 PC 计算机 三､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｡(c)输入端:分别为同相输入端和反相输入端｡两输入端的输入电流 i + 和 i -很小,通常小于1 A ,所以集成运放的输入电阻很大｡ (2)理想集成运放的特点12 3 456 7 8调零 V - V + -V cc调零+V ccNCV O在各种应用电路中,集成运放可能工作在线性区或非线性区:一般情况下,当集成运放外接负反馈时,工作在线性区;当集成运放处于开环或外接正反馈时,工作在非线性区｡在分析各种应用电路时,往往认为集成运放是理想的,即具有以下的理想参数:输入电阻为无穷大､输出电阻为0､共模抑制比为无穷大及开环电压放大倍数为无穷大｡理想集成运放工作在线性区时的特点为:00V V i i +-+-=== ；、分别称为“虚短”和“虚断” ｡它们是分析理想集成运放线性应用电路的两个基本出发点｡(3)反相比例运算电路电路如图2所示,图中R 2称为平衡电阻,取R 2=R 1// R F ｡利用“虚短”和“虚断” 的特点可求得其闭环电压放大倍数为:1Fvf R A R =-在上述电路中,外接电阻最好在1k~100k 范围内选择,电压放大倍数限定在100内,以保证电压放大倍数的稳定性｡10kΩVi图2 反相比例运算电路(4)同相比例运算电路电路如图3所示,取R 2=R 1// R F ｡利用“虚短”和“虚断” 的特点可求得其闭环电压放大倍数为:11Fvf R A R =+上述电路中,集成运放的同相输入端和反相输入端电压均为输入电压,故同相比例运算电路的共模输入电压即为输入电压｡因此要求输入电压的大小不能超过集成运放的最大共模输入电压范围｡当取R 1为无穷大时,A vf 为1,此时称为“电压跟随器”,是同相比例运算电路的特例｡图3 同相比例运算电路(5)反相加法运算电路电路如图4所示,利用“虚短”和“虚断” 的特点可求得其闭环电压放大倍数为:1212()i i O F V V V R R R =-+100kΩVi1图4 反相加法运算电路(6)同相加法运算电路电路如图5所示,取R// R F =R 1// R 2// R 3 ｡利用叠加定理及“虚短”和“虚断” 的特点可求得其闭环电压放大倍数为:1212()i i O F V VV R R R =+Vi1图5 同相加法运算电路(7)减法运算电路电路如图6所示,取R 1=R 2 =R, R 3=R F ,利用前面电路的结论可求得其输出端电压为:21()FO i i R V V V R=-此电路的外围元件在选择时有一定的要求,为了减少误差,所用元件必须对称｡除了要求电阻值严格匹配外,对运放要求有较高的共模抑制比,否则将会产生较大的运算误差｡Vi2Vi1图6 减法运算电路(8)有源滤波器电路由集成运放构成的有源滤波器可以很方便地实现信号的滤波和放大,在测量电路中有重要的应用｡有源滤波器一般由集成运放､电阻和电容器件构成,根据储能元件个数不同,最基本的滤波器分为一阶滤波器和二阶滤波器两种,高阶滤波器有这两种滤波器组合而成｡图7是典型的二阶滤波器结构｡UiD302DZ4.7D402DZ4.7图7 二阶有源滤波器(9)方波发生电路在集成运放应用中,当电路中存在正反馈或工作在开环状态时,其输出不再是线性状态,而是输出正饱和电压或负饱和电压,这种电路可以用于构成电压比较器或信号发生电路｡图7所示为方波发生电路｡由R1和R5构成正反馈,使得运放快速进入饱和状态｡调节Rp 电位器可以调整方波频率｡D102DZ4.7D202DZ4.7图8 方波发生电路四､基础实验内容及要求 1. 反相比例运算电路按图2接好实验电路,取R 1=5.1k,R 2=3.3k,R F =10k,根据表1要求输入信号,测量相应的输出电压及电压放大倍数,记录并分析实验结果｡。
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使用运算放大器时，调节零点和相位补
偿是必须注意的两个问题。为了提高集成运 算放大器的运算精度，消除因失调电压和失 调电流引起的误差，必须采取调零技术，保 证运算放大器输人为零时，输出也为零。一 般运算放大器具有外接调零端，例如F007或 μA741，它的调零电路如图6－1所示。
图6－1 μA741调零电路
（1）设计一个加法电路，使其满足下列关系式：
U O 10U i1 2U i2 4U i3
通过软件模拟仿真，修改电路中电阻值，以满足设计指标的 要求。安装设计好的电路，加人Ui1＝0.5V，Ui2＝1V，Ui3 ＝1.5V时，测出输出电压值Uo。
五、思考题
（1）运算放大器作比例放大时，R1与RF的 阻值误差为±10%，试问如何分析和计算电 压增益的误差。 （2）运算放大器作精密放大时，同相输人端 对地的直流电阻要与反相输人端对地的直流 电阻相等，如果不相等，会引起什么现象， 请详细分析。 （3）为什么交流电压放大器不需要调零？
实验六 集成运算放大器应用（一）
——加减运算电路设计
一、实验目的
（l）掌握运算放大器构成比例、求和运算电路 的结构特点。
（2）掌握集成运算放大器的设计方法。
二、实验原理
运算放大器是具有两个输人端、一个输出端的高增益、 高输人阻抗的电压放大器。在它的输出端和输人端之间加上 反馈网络，则可实现各种不同的电路功能，如反馈网络为线 性电路时，运算放大器的功能有：放大、加、减、微分和积 分等；如反馈网络为非线性电路时可实现对数、乘和除等功 能；还可组成各种波形形成电路，如正弦波、三角波、脉冲 波等波形发生器。在线性应用中，分析电路遵循的原则是： 虚短和虚断。 虚短：认为流入运放两个输入端的电流近似为零。 虚断：认为运放两个输入端的电压近似相等（U+≈U－）。
U i1 U i2 U i3 U O
R1 R2 R3
RF
UO
RF R1
U i1
RF R2
Ui2
RF R3
U i3
4 减法器
电路如图6－5所示。当运算放大器开环 增益足够大时，输出电压Uo为：
在电阻值严格匹配的情况下，电路具有 较高的共模抑制能力。
图6－5 减法器电路
三、实验仪器及设备
（1）低频信号发生器 （2）晶体管毫伏表 （3）双踪示波器 （4）双路稳压电源 （5）数字式万用表 （6）微型计算机系统
1台 1台 1台 1台 l块 1套
四、实验内容及步骤
1反相放大器 实验电路按图6－6连接，使其满足下列关系 式：
U O 10U i
图6－6 反相比例放大器
在该比例放大器的输人端加人下列电压值 测出放大器的输出电压值。
2 同相跟随器 实验电路按图6－7连接，使其满足下列
关系式：
在该放大器的输人端加人下列电压值,
3 反相加法器 实验电路按图6－8连接，使其满足下列
关系式
U O 10(U i1 U i2 )
图6－8 加法器电路
在该放大器的输人端加人下列电压值,加 人Ui1＝0.5V，Ui2＝1V，Ui3＝1.5V时，测出 输出电压值Uo。
4 设计加减法电路
（1）设计一个加法电路，使其为1kHz的正弦信号，幅度分 别为U1p-p＝100mV，U2p-p＝200mV，观测输出是否满足 设计要求。
②输入信号Ui1是频率为1kHz，幅度为U1p-p＝100mV的正 弦信号，Ui2是直流电压（＋0.5V），观测输出是否满足设 计要求（注意输入信号中有直流电压使输出信号中含有直流 分量后与输出为纯交流信号的不同）。
1 反相比例放大器
电路如图6－2所示，当开环增益为∞ （大于104以上）时，反相比例放大器的闭环 电压增益为：
由上式可知，选用不同的电阻比值，Auf 可以大于l，也可以小于1，若取RF＝R1，则 放大器的输出电压等于输入电压的负值，也 称为反相跟随器。
图6－2 反相比例放大器
2 同相比例放大器
电路如图6－3所示，当运算放大器开环 增益足够大时（大于104），同相比例放大器 的闭环电压增益为：
由上式可知，Auf恒大于l。若R1→∞时， Auf为1，于是同相比例放大器转变为同相跟 随器。
图6－3 同相比例放大器
3．加法器
电路如图6－4所示。当运算放大器开环 增益足够时，运算放大器的输人端为虚地， 三个输入电压可以彼此独立地通过自身的输 入回路电阻转换为电流，能精确地实现代数 相加运算。根据虚断和虚短的概念，有