验证实验--运算放大电路同相、反相与加减法电路实验

验证实验四 运算放大电路同相、反相及加减法电路实验

一、实验目的

（1）掌握由集成运算放大器组成的比例、加法、减法和积分等模拟运算电路功能。 （2）熟悉运算放大器在模拟运算中的应用。

二、主要设备及器件

函数信号发生器、双踪示波器、交流毫伏表、数字万用表、直流稳压电源、实验电路板。

三、实验原理

1、反相比例运算电路

反相比例运算电路如图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 1f

o

U

R R U -=

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R ´=R1||Rf 。实验中采用10 k Ω和

100 k Ω两个电阻并联。

图1 反相比例运算电路

2、同相比例运算电路

图2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 1f

o )1(U

R R U +

=

当R1→∞时，Uo=Ui ，即为电压跟随器。

图2 同相比例运算电路

3、反相加法电路

反相加法电路电路如图3所示，输出电压与输入电压之间的关系为

)+(

=B 2

f A 1f o U R R

U R R U - R ´ = R1 || R2 || Rf

图3 反相加法电路

4、同相加法电路

同相加法电路电路如图4所示，输出电压与输入电压之间的关系为：

)+++(+=

B 211

A 2123f 3o U R R R U R R R R R R U

图4 同相加法电路

5、减法运算电路（差动放大器）

减法运算电路如图5所示，输出电压与输入电压之

间的关系为：

f f o A B 1121 ()()R R R U U U R R R R '=+'+-+

当R1 = R2，R ´ = Rf 时，图5电路为差动放大器，

输出电压为：

)(=

A B

1f

o U U R R U -

图5 减法运算电路

四、实验内容

注意正、负电源的接法，并切忌将输出端短路，否则将会损坏集成块。信号输入时先按实验所给的值调好信号源再加入运放输入端。

1、反相比例运算电路测量（验证性实验）

如图1所示连接实验电路，检查连线正确无误后方可接通电源。

分别输入f =1kHz 、U i =50 mV 、100 mV 、150 mV （有效值）的正弦波信号，用示波器测量U i 、U o 值，用示波器观察并记录其中一组U i 和U o 的波形，记入表1。

t

2、同相比例运算电路测量（验证性实验）

按图2连接实验电路。实验步骤同上，将结果记入表2。

3、反相加法运算电路测量（验证性实验） 按图3正确连接实验电路。输入信号采用图6所示电路获得的交流信号源U A 、U B 。注意实验中必须使|U A +U B | < 1V （U A 、U B 可为不同数值，不同极性）。

用示波器测量输入电压U A 、U B 及输出电压U o ，记入表3，注意输出与输入电压波形的相位关系。

表3 反相加法运算电路测量数据记录

4、减法运算电路测量（验证性实验）

按图5正确连接实验电路。采用直流输入信号，要求同实验内容3，记入表4。

表4 减法运算电路测量数据记录

五、实验报告

1、画出实验电路图，整理实验数据及波形图。

2、如果实验结果与理论值有较大偏差，试分析其可能的原因。

六、思考题

1、在集成运算放大器线性应用电路实验中，要求U i或 |U A+U B| < 1V，为什么？