积分运放电路实验.doc
集成运放放大电路实验报告
集成运放放大电路实验报告一实验目的：用运算放大器等元件构成反相比例放大器，同相比例放大器，反相求和电路，同相求和电路，通过实验测试和分析，进一步掌握它们的主要特征和性能及输出电压与输入电压的函数关系。
二仪器设备：i SXJ-3B型模拟学习机ii 数字万用表iii 示波器三实验内容：每个比例求和运算电路实验，都应进行以下三项：（1）按电路图接好后，仔细检查，确保无误。
（2）调零：各输入端接地调节调零电位器，使输出电压为零（用万用表200mV档测量，输出电压绝对值不超过0.5mv）。
A. 反相比例放大器实验电路如图所示R1=10k Rf=100k R’=10k输出电压：Vo=-(Rf/R1)V1实验记录：将电路输入端接学习机上的直流信号源的OUTPUT，调节换档开关置于合适位置，并调节电位器，使V1分别为表中所列各值，（用万用表测量）分析输出电压值，填在表内。
实际测量V0的值填在表内。
B 同相比例放大器R1=10k, Rf=100k R＇=10k输出电压：V0=（1+Rf/R1）V1别为表中所列各值，（用万用表测量）分析输出电压值，填在表内。
E 电压跟随器实验电路：四思考题1 在反相比例放大器和加法器中，同相输入端必须配置一适当的接地电阻，其作用是什么？阻值大小的选择原则怎样考虑？此电阻也称之为平衡电阻，使输入端对地的静态电阻相等，减少输入失调电流或对电路的影响。
2分析实验数据与理论值产生的误差原因。
（1）运放输入阻抗不是无穷大。
（2）运放增益不是无穷大。
（3）运放带宽不是无穷大。
（4）运放实际存在输入、温漂等等。
集成运算放大器基本应用(模拟运算电路)实训指导
集成运算放大器基本应用 （模拟运算电路）实训指导（特别提醒：实验电路图中可能存在有的元器件数值与实验电路板中的不相同，实验时应以实验电路板中的为准。
另外，由于元器件老化、湿度变化、温度变化等诸多因素的影响所致，实验电路板中所标的元器件数值也可能与元器件的实际数值不一致。
有的元器件虽然已经坏了，但仅凭肉眼看不出来。
因此，在每次实验前，应该先对元器件（尤其是电阻、电容、三极管）进行单个元件的测量（注意避免与其它元器件或人体串联或并联在一块测量）。
并记下元器件的实际数值。
否则，实验测得的数值与计算出的数值可能无法进行科学分析。
）一．实验目的1．研究由集成运放组成的比例、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。
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i F O U R RU 1-=为了减小输入级偏置电流引起的运算误差，在同相端应接入平衡电阻R 2=R 1||R F 。
U OOU U图8—1 图8—22)反相加法电路电路如图8—2，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 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 F O U R R U ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=11 R 2 = R 1‖R F当R 1 ∞，U o =U i ，即得到如图8—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。
典型环节的电路模拟实验
典型环节的电路模拟实验一、实验目的1．熟悉并掌握YTZKJ-2型 信号与系统·控制理论及计算机控制技术实验装置的结构组成及使用方法。
2．通过实验进一步了解熟悉各典型环节的模拟电路及其特性。
3．测量各典型环节的阶跃响应曲线，了解相关参数的变化对其动态特性的影响。
二、实验设备1．YTZKJ-2型 信号与系统·控制理论及计算机控制技术实验装置 2．双踪慢扫描示波器1台(可选) 三、实验内容1．设计并构建各典型环节的模拟电路；2．测量各典型环节的阶跃响应，并研究参数的变化对其输出响应的影响； 四、实验原理自控系统是由比例、积分、惯性环节等按一定的关系连接而成。
熟悉这些惯性环节对阶跃输入的响应，对分析线性系统将是十分有益的。
1．比例（P ）环节比例环节的传递函数与方框图分别为K )s (u )s (u )s (G i o ==其模拟电路（后级为反相器）和单位阶跃响应曲线分别如图1-1所示。
其中K=12R R ,这里取 R 1=100K ，R 2=200K ，R 0=200K 。
通过改变电路中R1、R2的阻值，可改变放大系数。
图1-1 比例环节的模拟电路图和单位阶跃响应曲线 2．积分(I)环节积分环节的传递函数为 Ts1(s)u (s)u G(s)i o ==图1-2积分环节的方框图对应的方框图如图1-2所示。
它的模拟电路和单位阶跃响应分别如图1-3所示图1-3积分环节的模拟电路图和单位阶跃响应曲线其中 T=RC ，这里取 C=10uF,R=100K,R 0=200K 。
通过改变R 、C 的值可改变响应曲线的上升斜率。
3．比例积分(PI)环节积分环节的传递函数与方框图分别为)CSR 1(1R R CSR 1R R CSR 1CS R ui(s)uo(s)G(s)21211212+=+=+==其模拟电路和单位阶跃响应分别如图1-4所示. 其中12R R K =，T=R 1C ，这里取C=10uF, R 1=100K ，R 2=100K ，R 0=200K 。
用集成运放组成的正弦波、方波、三角波产生电路
物理与电子工程学院《模拟电路》课程设计题目:用集成运放组成的正弦波、方波、三角波产生电路专业电子信息工程专业班级14级电信1班学号1430140227学生姓名邓清凤指导教师黄川完成日期：2015 年12 月目录1 设计任务与要求 (3)2 设计方案 (3)3设计原理分析 (5)4实验设备与器件 (8)4.1元器件的引脚及其个数 (8)4.2其它器件与设备 (8)5实验内容 (9)5.1 RC正弦波振荡器 (9)5.2方波发生器 (11)5.3三角波发生器 (13)6 总结思考 (14)7 参考文献 (15)用集成运放组成的正弦波、方波、三角波产生电路姓名：邓清凤电子信息工程专业[摘要]本设计是用12V直流电源提供一个输入信号，函数信号发生器一般是指自动产生正弦波、方波、三角波的电压波形的电路或仪器。
电路形式可采用由运放及分立元件构成：也可以采用单片机集成函数发生器。
根据用途不同，有产生三种或多种波形的函数发生器，本课题采用UA741芯片搭建电路来实现方波、三角波、正弦波的电路。
[关键词]直流稳压电源12V UA741集成芯片波形函数信号发生器1 设计任务与要求（1）并且在proteus中仿真出来在同一个示波器中展示正弦波、方波、三角波。
（2）在面包板上搭建电路，并完成电路的测试。
（3）撰写课程设计报告。
（4）答辩、并提交课程设计报告书2 设计方案方案一：采用UA741芯片用集成运放组成的正弦波、方波、三角波产生电路优点：分立元件结构简单，可用常用分立元器件，容易实现，技术成熟，完全能够达到技术参数的要求，造价成本低。
缺点：设计、调试难度太大，周期太长，精确度不是太高。
图1 集成运放组成的正弦波、方波、三角波产生电路方案二：用8038制作的多波形信号发生器优点：具有在发生温度变化时产生低的频率漂移，最大不超过50ppm／℃；具有正弦波、三角波和方波等多种函数信号输出；正弦波输出具有低于1％的失真度；三角波输出具有0．1％高线性度；具有0．001Hz～1MHz的频率输出范围；工作变化周期宽，2％～98％之间任意可调；高的电平输出范围，从TTL电平至28V；易于使用，只需要很少的外部条件缺点：成本较高。
运算放大器的应用实验报告
运算放大器的应用实验报告仪用运算放大器及其应用实验报告实验报告课程名称：电路与模拟电子技术实验指导老师：张冶沁成绩：__________________ 实验名称：仪用运算放大器及其应用实验类型：电路实验同组学生姓名：__________ 一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填）三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填）七、讨论、心得一、实验目的和要求1．了解仪表放大器与运算放大器的性能区别；2．掌握仪表放大器的电路结构及设计方法；3．掌握仪表放大器的测试方法； 4．学习仪表放大器在电子设计中的应用。
二、实验内容和原理1．用通用运算放大器设计一个仪表放大器（用LM358芯片）2．用INA128 精密低功耗仪器放大器设计一个仪表放大器仪表放大器是一种高增益放大器，其具有差分输入、单端输出、高输入阻抗及高共模抑制比等特点。
仪表放大器采用运算放大器构成，但在性能上与运算放大器有很大的差异。
标准运算放大器的闭环增益由反馈网络决定；而仪表放大器使用了一个与其信号输入端隔离的内部反馈电阻网络，因此具有很高的共模抑制比KCMR，在有共模信号的情况下也能放大很微弱的差分信号。
当前在数据采集、医疗仪器、信号处理等电子系统设计中普遍采用仪表放大器对弱信号进行高精度处理。
常用的仪表放大器可采用由三个运算放大器构成，也可直接选用单片仪表放大器。
单片仪表放大器具有高精度、低噪声、设计简单等特点以成为优选器件。
三、主要仪器设备LM358芯片INA128 精密低功耗仪器放大器四、操作方法和实验步骤两种仪表放大器的性能测量：一、电压增益和最大不失真输出，并计算出共模抑制比输入正弦波，改变输入信号幅度或频率，用示波器监测输出波形，在不失真的情况下，测量输入电压为最大或最小时的电压增益，及最大不失真输出电压，并计算共模抑制比。
二、输出端噪声电压输入为0，用示波器测量峰峰值。
实验：集成运算放大器应用(加减运算电路设计)
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讲解：XX
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图6－3 同相比例放大器
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讲解：XX
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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
Ui1 Ui2 Ui3 UO
UO 10Ui
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讲解：XX
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图6－6 反相比例放大器
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讲解：XX
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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。
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讲解：XX
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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,
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R1 R2 R3
RF
UOR RF 1Ui1R RF 2Ui2R RF 3Ui3
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讲解：XX
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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。
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讲解：XX
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图6－5 减法器电路
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讲解：XX
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4 设计加减法电路
（1）设计一个加法电路，使其满足下列关系式：。
①输入信号Ui1、Ui2都是频率为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）。
运算放大器详细的应用电路(很详细)
积分电路的其它用途：
去除高频干扰
将方波变为三角波
移相
在模数转换中将电压量变为时间量
§8.3?积分电路和微分电路
8.3.2?微分电路
微分实验电路
把三角波变为方波
（Vi：三角波，频率 1KHz，幅度 0.2V）
输入正弦波
（Vi：正弦波，频率 1KHz，幅度 0.2V）
思考：输入信号与输出信号间的相位关系？
根据与 R1?、Rf?的关系，集成运放两输入端外接电阻的对称条件。
计算出：R=3979Ω?取 R=3.9KΩ 2．根据Ｑ值求和，因为时，根据与、的关系，集成运放两输入端外接电阻的对称条件
例题 1 仿真结果 例题与习题 2 LPF 例题与习题 2 仿真结果 例题与习题 3 HPF 例题与习题 3 仿真结果 例题与习题 4 例题与习题 4 仿真结果 vo1:红色 vo?:蓝色
、
e.?全通滤波器(APF)?
4.?按频率特性在截止频率 fp 附近形状的不同可分为 Butterworth,?Chebyshev?和?Bessel 等。 理想有源滤波器的频响： 滤波器的用途 滤波器主要用来滤除信号中无用的频率成分，例如，有一个较低频率的信号，其中包含一些较高频率成分的
干扰。滤波过程如图所示。 §8.6?有源滤波电路 8.6.2?低通滤波电路?(LPF) 低通滤波器的主要技术指标
组成：简单 RC 滤波器同相放大器特点：│Avp?│>0，带负载能力强缺点：阻带衰减太慢，选择性较差。 二.?性能分析
有源滤波电路的分析方法: 1.电路图→电路的传递函数 Av(s)→频率特性 Av(jω) 2.?根据定义求出主要参数 3.?画出电路的幅频特性 一阶 LPF 的幅频特性: 8.6.2.2?简单二阶?LPF
模电设计性实验报告——集成运算放大器的运用之模拟运算电路
模电设计性实验报告——集成运算放大器的运用之模拟运算电路重庆科技学院设计性实验报告学院:_电气与信息工程学院_ 专业班级: 自动化1102学生姓名: 罗讯学号: 2011441657实验名称: 集成运算放大器的基本应用——模拟运算电路完成日期:2013年 6月 20 日重庆科技学院学生实验报告集成运算放大器的基本应用——课程名称模拟电子技术实验项目名称模拟运算电路开课学院及实验室实验日期学生姓名罗讯学号 2011441657 专业班级自动化1102 指导教师实验成绩实验六集成运算放大器的基本应用——模拟运算电路一、实验目的1、研究有集成运算放大器组成的比例、加法和减法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有些问题二、实验仪器1、双踪示波器;2、数字万用表;3、信号发生器三、实验原理在线性应用方面，可组成比例、加法、减法的模拟运算电路。
1) 反相比例运算电路电路如图6-1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//。
RF 100k1 5 4 R1 10k2 Ui 6 Uo3 U1 R2 9.1k 7图6-1 反相比例运算电路2) 反相加法电路电路如图6-2所示，输出电压与输入电压之间的关系为:////RF 100kR1 10k Ui1 4 1 5 R2 20k 2 Ui2 6 Uo 3 U1 R3 6.2k 7图6-2 反相加法运算电路3) 同相比例运算电路图6-3(a)是同相比例运算电路。
RF 100k1 5 4 R1 10k 26 Uo 3R2 9.1k U1 7RF10k4 1 526 R2 Uo 3 Ui 10k U1 7(a)同乡比例运算 (b)电压跟随器图6-3 同相比例运算电路它的输出电压与输入电压之间关系为://当即得到如图6-3所示的电压跟随器。
图中,用以减小漂移和起保护作用。
一般取10KΩ,太小起不到保护作用，太大则影响跟随性。
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实验四
一． 实验目的：
1． 学习简单积分电路的设计与调试方法。
2． 了解积分电路产生误差的原因，掌握减小误差的方法。
二． 预习要求
1．根据指标要求，设计积分电路并计算电路的有关参数。
2．画出标有元件值的电路图，制定出实验方案，选择实验仪器设备。
3．写出预习报告
三．积分电路的设计方法与步骤
积分电路的设计可按以下几个步骤进行： C
1． 选择电路形式 R
积分电路的形式可以根据实际要求来确
定。 ui A uo
若要进行两个信号的求和积分运算，应选择求和
积分电路。若只要求对某个信号进行一般的波形 RP
变换，可选用基本积分电路。基本积分电路如图1
所示： 图1 基本积分电路
2． 确定时间常数τ=RC
τ的大小决定了积分速度的快慢。由于运算放大器的最大输出电压Uomax为有
限值（通
常Uomax=±10V左右），因此，若τ的值太小，则还未达到预定的积分时间t
之前，运放已经饱和，输出电压波形会严重失真。所以τ的值必须满足：
当ui为阶跃信号时，τ的值必须满足：
（E为阶跃信号的幅值）
另外，选择τ值时，还应考虑信号频率的高低，对于正弦波信号
ui=Uimsinωt，积分电路的输出电压为：
由于 的最大值为1，所以要求：
即：
因此，当输入信号为正弦波时，τ的值不仅受运算放大器最大输出电压的限制，
而且与输入信号的频率有关，对于一定幅度的正弦信号，频率越低τ的值应该
越大。
3．选择电路元件
1）当时间常数τ=RC确定后，就可以选择R和C的值，由于反相积分电路的输
入电阻Ri=R，因此往往希望R的值大一些。在R的值满足输入电阻要求的条件
下，一般选择较大的C值，而且C的值不能大于1μF。
2）确定RP
RP为静态平衡电阻，用来补偿偏置电流所产生的失调，一般取RP=R。
3）确定Rf
在实际电路中，通常在积分电容的两端并联一个电阻Rf。Rf是积分漂移泄漏电
阻，用来防止积分漂移所造成的饱和或截止现象。为了减小误差要求Rf ≥ 10R。
4．选择运算放大器
为了减小运放参数对积分电路输出电压的影响，应选择：输入失调参数（UIO、
IIO、IB）小，开环增益（Auo）和增益带宽积大，输入电阻高的集成运算放大器。
四．积分电路的调试
对于图1所示的基本积分电路，主要是调整积分漂移。一般情况下，是调整运放
的外接调零电位器，以补偿输入失调电压与输入失调电流的影响。调整方法如下：
先将积分电路的输入端接地，在积分电容的两端接入短路线，将积分电容短路，
使积分电路复零。然后去掉短路线，用数字电压表（取直流档）监测积分电路的
输出电压，调整调零电位器，同时观察积分电路输出端积分漂移的变化情况，当
调零电位器的值向某一方向变化时，输出漂移加快，而反方向调节时，输出漂移
变慢。反复仔细调节调零电位器，直到积分电路的输出漂移最小为止。
五．设计举例
Rf
已知：方波的幅度为2伏，方波的频率为 C
500Hz，要求设计一个将方波变换为三角波的 R
积分电路，积分电路的输入电阻
Ri≥10kΩ， ui A uo
并采用μA741型集成运算放大器。
设计步骤： RP
1． 选择电路形式
根据题目要求，选用图2反相积分电路。 图 2 反相积分电路
2．确定时间常数τ=RC
要将方波变换为三角波，就是要对方波的每半个周期分别进行不同方向的积分运
算。
当方波为正半周时，相当于向积分电路输入正的阶跃信号；当方波为负半周时，
相当于向积分电路输入负的阶跃信号。因此，积分时间都等于 。由于μA741
的最大输出电压Uomax=±10V左右，所以，τ的值必须满足：
（E为方波信号的幅值）
由于对三角波的幅度没有要求，故取τ=0.5ms。
3． 确定R和C的值
由于反相积分电路的输入电阻Ri≥10kΩ，故取积分电阻R=Ri=10 kΩ。
因此，积分电容：
（取标称值0.047μF)
4. 确定Rf和RP的值
为了减小Rf所引起的积分误差，取
平衡电阻RP为：
六．实验内容
1．设计一个积分电路，用来将方波变换为三角波。已知方波的幅值为2V，频率
为1kHz。
要求积分电路的输入电阻 ，采用μA741型集成运算放大器。
2．按所设计的电路图进行安装和调试，观察积分漂移现象，将该电路调零
并设法将积分漂移调至最小。
3．按设计指标要求给所设计的电路输入方波电压信号，观察积分电路的输
出波形。记录输出波形的幅值和频率，若达不到设计指标要求，应调整电路参数，
直到满足设计指标为止。
4． 分析误差和误差产生的原因。
七．实验报告要求
实验报告包括以下内容：
1． 项目名称
2． 已知条件和指标要求
3． 所需的仪器设备
4． 电路的设计过程，所选用的电路原理图。
5． 调试过程，标有经调试后所采用的元件数值的电路图。
6． 主要技术指标的测量
7． 数据处理及误差分析
附录：
一．当ui是阶跃信号时，τ的取值对积分电路输出电压所造成的影响
当τ的值过大时，在一定的积分时 uo
间内，输出电压将很低；当τ的值过小 Uomax
时，t还未达到积分时间，积分电路就 τ小
饱和了。当 时，τ的取 τ大
值对积分电路输出电压不产生影响。
uo与τ的关系如图3所示：
二．实际积分电路误差的定性分析
1．运放的输入失调电压UIO
和 0 t
输入失调电流IIO对积分电路输出电 图3 积分常数τ对积分电路输出
电压的影响
压的影响：
考虑到运放的输入失调电压UIO和输入失调电流IIO对积分电路的影响后，
积分电路的输出电压为：
上式中， 为误差项。由上式可知，当输入电压ui为零时，积分电路的输出
端存在一定数值的零漂移电压，这个电压随时间变化，称为积分漂移。
积分漂移是积分电路的主要误差之一，减小积分漂移的方法有：
①． 选择失调电压小和失调电流小的运放。
②． 选择RP=R。
③． 在积分时间常数一定的情况下，尽量加大积分电容C的值。
2．运放的开环增益对积分电路输出电压的影响。
由于实际运放的开环增益Auo不是无穷大，而是一个有限值。因此，对积分
电路的输出电压也将产生影响。当输入电压为阶跃信号时，积分电路的输出电压
为：
此时，输出电压uo的相对误差为：
因此，由上式可得出结论：
①． 积分电路输出电压的相对误差与运放的开环增益Auo、积分时间常数RC成
反比，
与积分时间t成正比。
②． 运放的开环增益Auo越大，积分电路的相对误差越小。对于相同的开环增
益Auo和
积分时间常数RC，积分时间t越长，积分电路的相对误差就越大。
③． 要得到比较准确的积分运算，积分时间t必须要远远小于运放的开环增益
Auo与
积分时间常数RC的乘积。
3．运放的输入电阻Rid所引起的误差：
由于实际运放的输入电阻Rid不是无穷大，因此也将对输出电压产生一定的
误差。此时，输出电压uo所产生的相对误差为：
其中： ，因此由上式可得出以下结论：
输入电阻Rid的作用是降低了运放的开环增益，使积分电路输出电压的相对误差
增加。当 时，输入电阻Rid的影响可以忽略。
4．积分电容的泄漏电阻RC对积分电路输出电压的影响
当考虑积分电容的泄漏电阻RC对积分电路输出电压的影响时，uo的相对误差为：
由上式可看出，积分电容的泄漏电阻RC对积分电路输出电压的影响是比较大的。
因此，，为了提高积分电路的运算精度，应选择漏电小，质量好的电容。
5．运算放大器的有限带宽对积分电路输出电压的影响
运算放大器的有限带宽会影响积分电路的传输特性，使积分电路的输出电压产生
一定的时间滞后现象。运算放大器的带宽越窄，时间滞后现象越严重。为了降低
时间滞后现象，应选用增益带宽积比较大的运算放大器。运算放大器的带宽所引
起的滞后时间为：
其中： 是运算放大器在开环时的-3dB带宽。
三 ．μA741调零电路的连接图：
调零方法，接上电源后，将集成运放的输入端接地，然后调节电位器使输
出电压为零。
+15V
2 7
μA741 6 Uo
5
3 4
1 -15V
RW
图4 μA741调零电路连接图（RW=1kΩ）