电工实验集成运算放大器应用电路仿真附数据处理及电路图
电工电子课件 第4部分 集成运算放大器
地
之间输入时，输出电压与输入电压反相
分别用u+，u_和uo表示集成运放的同相输入端、反相输入
端和输出端对地的电压。 天道酬勤
11
双列直插式集成运放741的外部引脚排列图
图中“2”为反相输入端，“3”为同相输入端，“6”输出 端。 “7”为正电源端，“4”为负电源端。
“1”，“5”，“4”为外接调零电位器的端子，“8”为空
脚。
天道酬勤
12
741型集成运算放大器的原理电路
天道酬勤
13
741型集成运算放大器的简化电路
天道酬勤
14
集成运放的电压传输特性：表示输出与输入 电压关系的特性曲线，称为电压传输特性。
电压传输特性
当输入电压ui在AB之间时，集成运放工作在线性区，输出 与输出电压有关系Ao=uo/ui，在AB之外时处于非线性区。 由于集成运放电压放大倍数Ao很大，所以线性区很窄。要 使集成运放在较大的输入电压下也能工作在线性区，必须 在电路中引入深度负反馈。 工作在非线性区时，输出只天道有酬勤两种饱和状态±UOM 15
甲类
静态工作点Q点选择在交流负载线的中点，信号整个周期 内都有静态电流流过，这种工作状态称为甲类 甲类功率放大电路的效率理天道论酬勤上最高只能达到50% 2
甲乙类
为了提高效率，在电源电压UC一定的条件下，可使Q点沿
交流负载线下移，使 IC减小，得到甲乙类工作状态
功率放大电路工作在甲乙类，虽然降低了静态时的功耗，
提高了效率，但却产生严重天道的酬勤波形失真。
3
乙类
若Q下移到 IC约为零，静态管耗为最小，此种状态为乙类Байду номын сангаас
功率放大电路工作在乙类，虽然降低了静态时的功耗，
模电实验集成运算放大器的线性应用
集成运算放大器的线性应用一、实验目的（1）加深对集成运算放大器的基本应用和性能参数的理解。
（2）了解集成运算放大器的特点，掌握集成运算放大器的正确使用方法和基本应用电路。
（3）掌握由集成运算放大器组成的比例、加法、减法、积分和微分等基本运算电路的功能。
（4）进一步熟悉仿真软件的使用。
二、实验原理1.反相加法电路电路如图。
对于理想运算放大器，该电路的输出电压与输入电压之间的关系为⎪⎪⎭⎫⎝⎛+-=22110i f i f V R R V R R V 平衡电阻3R ： f R R R R ////213= 当f R R R ==21时 ()21i i o V V V +-=2.减法电路减法电路实际上是反相放大电路和同相放大电路的组合，电路如图。
对于理想运算放大器，该电路的输出电压与输入电压之间的关系为112323101i f i fV R R V R R R RR V -⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=当21R R =，f R R =3时 ()121i i f o V V R R V -=3.反相积分电路电路如图。
对于理想运算放大器，该电路的输出电压与输入电压之间的关系为()0110C i V dt V CR V +-=⎰ 式中，()0C V 时是t=0时刻电容C 两端的电压值，即初始值。
如果i V 是幅值为E 的阶跃电压，并设()0C V =0，则输出电压o V 和时间成正比，即t CR EEdt C R V t 10101-=-=⎰ 显然C R 1的数值越大，达到给定的o V 值所需的时间就越长。
积分输出电压所能达到的最大值受集成运算放大器最大输出范围的限制。
三、实验内容及步骤（一）仿真分析 1.反相加法电路在Multisim 13电路窗口创建如图电路。
输入端加入幅度为100mV 、频率为1kHz 的正弦信号1i v 和幅度为50mV 、频率为1kHz 的正弦信号2i v 。
单击仿真开关，进行仿真分析，此时电路在示波器XSC1显示的输入、输出波形。
集成运算放大器基本电路图
集成运算放大器基本电路图一：比例运算电路定义：将输入信号按比例放大的电路，称为比例运算电路。
分类：反向比例电路、同相比例电路、差动比例电路。
（按输入信号加入不同的输入端分）比例放大电路是集成运算放大电路的三种主要放大形式(1)反向比例电路输入信号加入反相输入端,电路如图(1)所示:输出特性：因为：，所以：从上式我们可以看出：Uo 与Ui 是比例关系，改变比例系数，即可改变Uo 的数值。
负号表示输出电压与输入电压极性相反。
反向比例电路的特点：1.反向比例电路由于有"虚地",因此它的共模输入电压为零.即它对集成运放的共模抑制比要求低2.输入电阻低:r i =R 1.因此对输入信号的负载能力有一定的要求.(2)同相比例电路输入信号加入同相输入端,电路如图(2)所示:输出特性：因为：（虚短但不是虚地）；；所以：改变R f /R 1即可改变Uo 的值，输入、输出电压的极性相同同相比例电路的特点：1.输入电阻高；2.由于(电路的共模输入信号高)，因此集成运放的共模抑制比要求高(3)差动比例电路输入信号分别加之反相输入端和同相输入端,电路图如图(3)所示:它的输出电压为：由此我们可以看出它实际完成的是：对输入两信号的差运算。
二：和、差电路（1）反相求和电路它的电路图如图(1)所示:（输入端的个数可根据需要进行调整）其中电阻R'为:它的输出电压与输入电压的关系为：它可以模拟方程：。
它的特点与反相比例电路相同。
它可十分方便的某一电路的输入电阻，来改变电路的比例关系，而不影响其它路的比例关系。
（2）同相求和电路它的电路图如图（2）所示：（输入端的个数可根据需要进行调整）它的输出电压与输入电压的关系为：。
它的调节不如反相求和电路，而且它的共模输入信号大，因此它的应用不很广泛。
（3）和差电路它的电路图如图(3)所示：此电路的功能是对U i1、U i2进行反相求和，对U i3、U i4进行同相求和，然后进行的叠加即得和差结果。
集成运算放大器电路.pptx
Ir
IC1
IB3
IC1
IC3
IC1 IC2,
IC3
3 1 3
IE3
IE3
IC3
IC1
1
IC2
2
若三管特性相同，则β1=β2=β3=β,求解以上各
式可得
IC3
(1
2
2
2
2)Ir
(4–12)
第22页/共115页
利用交流等效电路可求出威尔逊电流源的动态内
阻 Ro为
Ro 2 rce
(4–13)
•
可见，威尔逊电流源不仅有较大的动态内阻，而且输出电流受β的
6所示的比例电流源电路。由图可知
因为 所以
UBE1 IE1R1 UBE2 IE2R2
U BE1
UT
ln
I E1 IS1
U BE 2
UT
ln
IE2 IS2
IS1
IE2 IS2
UBE1 UBE2
UT
ln
I E1 IE2
UT
ln
IE2 I E1
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(4–5) (4–6)
UCC
(>600mV)的10%。因此，可近似认为UBE1≈UBE2。这样，式(4–5)简化为
I E1R1 I E 2R2
若β1，则IE1≈Ir, IE2≈IC2,由此得出
IC2
R1 R2
Ir
(4–7) (4–8)
第16页/共115页
•
可见，IC2与Ir成比例关系，其比值由R1和R2确定。参考电流Ir现在
应按下式计算：
Ir
UCC U BE1 Rr R1
UCC Rr R1
(4–9)
《集成运算放大器应用----比例运算电路》实验报告
xxxx
姓名
xxxx
成绩
课程
名称
模拟电子技术实验
实验项目
名称
集成运算放大器应用----比例运算电路
指导教师
xxxx
教师评语
教师签名：
年月日
一、实验目的
1、掌握运算放大器组成比例、求和运算电路的结构特点。
2、掌握运算电路的输入与输出电压特性的测试方法。
二、实验原理
运算放大器是具有两个输入端和一个输出端的高增益、高输入阻抗的电压放大器。在
+1V
+2V
-1V
-2V
-4V
输出Uo(V)
理论值
0
3
6
-3
-6
-12
实测值
0
3.06
6.05
-2.98
-5.92
-9.87
计算误差
0
0.06
0.05
0.02
0.08
2.13
表2同相比例运算实验数据表
六、实验结果及分析
对比理论值和实验值，存在误差，反相比例运算电路误差值较大，同相比例运算电路误
差相对较小，可能由于为运放所提供的直流电源小于12V；同相比例运算电路中，输入电
压越大，误差越大。
xxxxx学校
学生实验报告
实验课程名称:模拟电子技术实验
开课实验室电子技术实验室
系、部：xxxxxx年级：x专业班：xx
学生姓名xx学号xxx
开课时间2013至2014学年第二学期
总成绩
教师签名
《集成运算放大器应用----比例运算电路》实验报告
开课实验室：电子技术实验室2014年5月26日
系部
07.4集成运算放大器的非线性应用电路
R L
2
差模放大倍数
Ad
=
u 0 u id
uo1 uo2 u i1 ui2
u Id
-
i B2
u Od
R L 2-
2uo1
(Rc
// 1 2
RL )
2ui1
RB rbe
Rid=2(RB +rbe)
Rb2
i 2 B2
图3.3.5差分放大电路加差模信号（b)
Rod=2RC
共模抑制比
K CMR
Rb1
+ uI1
-
VBB
Rb2
+ uI2
-
VBB
图 差动放大电路的组成(c)
电路以两只管子集电极电位差 为输出，可克服温度漂移。
差模信号 输入信号uI1和uI2大小相等， 极性相反。
iB1 iB2 , ic1 ic2 uc1 uc2 uo uc1 uc2 2uc1
差动放大电路也称差分放大电路（输入有差别输出才有变化量）。
共模信号的输入使两管集
电极电压有相同的变化。
iB1 iB2 , iC1 iC2
所以
Uo uoc1 uoc2 0
共模放大倍数
AC
uoc uIc
电射路极参电数阻R的e对理共想模对信称号性的，负温反度馈变作化用时，管抑子制的了电每流只变晶化体完全 相管集同电，极故可电以流将的温变度化漂，移从等而效抑成制共集模电信极号的，电差位分的放变大化电。路 对共模信号有很强的抑制作用。
• 若UR=0，即运放反相输入端接地，则比较器的 阈值电压UTH=0。这种单限比较器也称为过零 比较器。利用过零比较器可以将正弦波变为方 波，输入、输出波形如图2所示。
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。
【东南大学模电实验】实验七运算放大器及应用电路
实验七运算放大器及应用电路实验目的：1.认识运放的基本特性，通过仿真测试了解运放的基本参数，学会根据实际情况选择运放2.了解由运放构成的基本电路，并掌握分析方法。
实验内容：一、仿真实验。
1.运放基本参数电压传输特性如图，用DC Sweep给出LM358P线性工作区输入电压范围，根据线性区特性估算该运放的直流电压增益A vd0.DC Sweep仿真结果：A vd0=V(3)/V3=dy/dx=99.599k将扫描电压范围设为-500μV~500μV，当斜率为99.5987k时，测得线性工作区输入电压范围为-14.369V~12.9402V。
思考：A.当输入差模电压为0时，输出电压为多少？若要求输出电压为0，如何施加输入信号？为什么？输入差模电压为0时，输出电压为-3.3536V。
若要求输出电压为0，应将输入电压V3置为33.604μV。
B.观察运放输出电压的最高和最低电压，结合LM358P内部原理图所示电路分析该仿真结果的合理性。
最低电压：-14.369V，最高电压：12.9402V。
最低电压的绝对值大于最高电压的绝对值。
IN+可对OUT下边的PNP管射级电流造成影响。
IN+在很小的正电位时，输出为0，这导致了最低电压的绝对值大于最高电压的绝对值。
输入失调电压根据下图所示电路，仿真得到LM358P的输入失调电压V IO。
R1=1kΩ，R2=10Ω，进行直流工作点仿真，并完成表1R1=10kΩ，R2=100Ω，进行直流工作点仿真，并完成表2R1=100kΩ，R2=1kΩ，进行直流工作点仿真，并完成表3表1V3(μV) V4(μV) V5(μV) V5-V4(μV) -V3/(-R1/R2)(μV) -3416.60 -33.6312 0 33.6312 -34.16687表2V3(μV) V4(μV) V5(μV) V5-V4(μV) -V3/(-R1/R2)(μV) -3596.2 -33.6325 0 33.6325 -35.962表3V3(μV) V4(μV) V5(μV) V5-V4(μV) -V3/(-R1/R2)(μV) -5388.47 -33.6148 0 33.6148 -53.8847根据上述仿真结果，给出运放的输入失调电压V IO。
实验二集成运算放大器的应用模拟运算 (1)
实验七 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。
集成运算放大电路图36页PPT
38、若是没有公众舆论的支持，法律 是丝毫 没有力 量的。 ——菲 力普斯 39、一个判例造出另一个判例，它们 迅速累 聚，进 而变成 法律。 ——朱 尼厄斯
40、人类法律，事物有规律，这是不 容忽视 的。— —爱献 生
6、最大的骄傲于最大的自卑都表示心灵的最软弱无力。——斯宾诺莎 7、自知之明是最难得的知识。——西班牙 8、勇气通往天堂，怯懦通往地狱。——塞内加 9、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。——赫尔普斯 10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。——笛卡儿
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4.5 集成运算放大器应用电路的设计
4.5.1实验目的
1 .进一步理解集成运算放大器的工作特性及参数；
2 .根据集成运算放大器的传输特性，设计信号运算和处理方面的电路；
3 .学习集成运算放大器电路的综合设计、制作和调试方法。
4.5.2实验仪器与设备
1 .电工电子综合实验台；
2 .信号发生器；
3 .数字示波器；
4 .数字交流毫伏表；
5 .数字万用表；
6 .自选的元器件。
4.5.3实验原理
实验采用双列直插式单运算放大器，芯片型号为LM741（μA741），其外形和引脚图如图4-3-2所示，符号图如图4-3-3，其中，2管脚为反相输入端，3管脚为同相输入端，4管脚为负电源端，接-12V 直流稳压电源，7管脚为正电源端，接+12V 直流稳压电源，6管脚为输出端，1和5管脚为外接调零电位器的两个端子，8管脚为空脚。
LM741
12345876
反相
同相
图4-3-2 LM741外形和引脚图 图4-3-3 LM741符号图
4.5.4 实验内容
本次实验采用集成运算放大器等基本器件完成各电路设计，要求集成运算放大器数量为一个，直流工作电压为±12V ，设计时需要考虑运放输入端电阻的平衡问题，。
1 .依据集成运算放大器的线性工作特性设计信号的运算电路。
（1）()O 122515u .u +.u =-
（2）O 122515u .u .u =-
（3）O 122515u .u +.u =
(1)反相加法运算电路如图4-5-1所示，根据表4-5-1所设计的输入电压值进行理论计算，并将计算结果填入表中。
按照实验电路图4-5-1连接线路，电路的输入电压由直流信号源提供，用数字万用表直流电压挡测试相应的输出电压，并与理论值比较。
（写出所设计电阻的阻值,电路的输入和输出电压关系）
图4-5-1 反相加法运算电路
（2）按照（1）写。