模块3 集成运算放大电路的制作与调试
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。
实验三集成运算放大电路应用
实验三集成运算放大电路应用实验三集成运算放大器的基本应用(I)—模拟运算电路—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、了解运算放大器在实际应用时应考虑的一些问题。
二、实验仪器与器件1、示波器；2、毫伏表；3、函数信号发生器；4、万用表；5、直流稳压电源；6、集成运算放大器LM741；7、电阻器、电容器若干支。
（或模盒MK-2、MK-9）三、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、微分和对数等模拟运算电路。
1、理想运算放大器特性在大多数情况下，将运放视为理想运放，就是将运放的各项技术指标理想化。
满足下列条件的运算放大器称为理想运放：开环电压增益A vd = ∞输入阻抗R i = ∞输出阻抗R o = 0带宽f BW = ∞失调与漂移均为零等。
理想运放在线性应用时的两个重要特性：(1)输出电压U o 输入电压之间满足关系式U o = A vd(U+–U-)由于A id = ∞,而U o 为有限值，因此，U+ –U- ≈0V。
称为“虚短”。
(2)由于R i=∞,故流进运放两个输入端的电流可视为零，即I Ib =0称为“虚断”。
这说明运放对其前级吸取电流极小。
上述两个特性是分析理想应用电路的基本原则，可简化运放电路的计算。
1.基本运算电路(1)反相比例运算电路电路如图3–1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 R U 1-= ，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 。
图3-1 反相比例运算电路(2)反相加法电路反相加法电路如图3-2所示，输出电压与输入电压之间的关系)(i22f 11f 0U R RU R R U i +-= R3=R1//R2//Rf图3-2 反相加法电路（3）同相比例运算电路图3–3（a ）同相比例运算电路，它的输出电压与输入电压之间的关系i f U R R U )1(10+=R2=R//Rf图3–3（a）同相比例运算电路R i→∞时，u o=u i ,即得到如图3–3（b）所示的电压跟随器。
模拟电子电路 实验一 集成运放的线性运算电路 实验报告
实验一集成运放的线性运算电路
一、实验目的
1．掌握运放运算电路的测量分析方法。
2．巩固集成运放几种典型运算电路的用法，掌握电路元、器件选择技巧。
二、实验内容
1．反相求和运算电路实验；
2．差动比例运算电路实验。
三、实验仪器与设备
1．模拟电路实验箱：包括本实验所需元器件；
2．双踪示波器1台；
3．万用电表1台。
五、实验总结
使用 Multisim 电路仿真软件做电路实验，感觉十分方便，可以通过仿真电路来对一些电路原理进行验证，将实验结果与计算结果进行对比分析，通过软件的仿真可以减少实验成本低，并且极大的提高实验过程的安全性。
实验：集成运算放大器应用(加减运算电路设计)
2021/3/10
讲解：XX
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图6－3 同相比例放大器
2021/3/10
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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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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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）。
集成运算放大器的基本应用模拟运算电路实验报告
集成运算放大器的基本应用模拟运算电路实验报告实验目的：1. 学习集成运算放大器的基本应用；2. 掌握模拟运算电路的基本组成和设计方法；3. 理解反馈电路的作用和实现方法。
实验器材：1. 集成运算放大器OP07；2. 双电源电源供应器；3. 多用途万用表；4. 音频信号发生器；5. 电容、电阻、二极管、晶体管等元器件。
实验原理：集成运算放大器是一种高增益、高输入阻抗、低输出阻抗、具有巨大开环增益的差分放大器。
在应用中，我们通常通过反馈电路来控制放大器的增益、输入输出阻抗等特性，从而使其实现各种模拟运算电路。
常用的反馈电路有正向电压反馈、负向电压反馈和电流反馈等。
各种反馈电路的实现方法有所不同，但基本思想都是引入一个反馈回路来控制电路的传递函数，从而实现对电路特性的控制。
实验内容：1. 非反相比例放大电路按照电路图接线，设置正常的电源电压和输入信号参数，测量输出电压和放大倍数，记录实验数据。
2. 非反相积分电路按照电路图接线，设置正常的电源电压和输入信号参数，测量输出电压和放大倍数，记录实验数据。
3. 非反相微分电路按照电路图接线，设置正常的电源电压和输入信号参数，测量输出电压和放大倍数，记录实验数据。
4. 反相比例放大电路按照电路图接线，设置正常的电源电压和输入信号参数，测量输出电压和放大倍数，记录实验数据。
5. 反相积分电路按照电路图接线，设置正常的电源电压和输入信号参数，测量输出电压和放大倍数，记录实验数据。
6. 反相微分电路按照电路图接线，设置正常的电源电压和输入信号参数，测量输出电压和放大倍数，记录实验数据。
7. 增益和带宽测试选择合适的集成运算放大器，按照电路图接线，设置正常的电源电压和输入信号参数，测量输出电压和放大倍数，记录实验数据。
实验数据及分析：根据实验中所得到的数据，可以绘制出放大倍数和频率的曲线图，从中可以看出电路的增益特性和带宽特性。
实验结论：通过本次实验，我们学习了集成运算放大器的基本应用，掌握了模拟运算电路的基本组成和设计方法，理解了反馈电路的作用和实现方法，同时也提高了我们的实验操作能力。
集成运算放大电路全篇
Y0 Y1 Y2 Y3 B
注：式中Aod为差模开环放大倍数。
二、 集成运放中的电流源电 路
4.2.1 基本电流源电路
一、镜像电流源
+VCC
IR
B IC0
T0
R 2IB
A
IB0
IB1
IC1 T1
UBE0= UBE1， β0=β1=β， IC0=IC1=IC= βIB ， IC1为输出电流， IR为基准电流。
基准电流表达式：
IR
用
uP
集成运放组成方框图：
输入级
uN
中间级
输出级 uO
偏置电路
1) 输入级 又称前置级，常为双输入高性能差分放大电路（高Ri 、大Ad、 大KCMR、静态电流小）。输入级的好坏直接影响着集成运放的大多数性能 参数。
2) 中间级 主放大器，使集成运放具有较强的放大能力，多采用共射 （或共源）放大电路。放大管经常采用复合管，以恒流源做集电极负载。
R`3
C`1 R`3
2.1k
2.1k
R`5 240k
C`1
R`4 25k
R`5 240k
－ ＋
R7 100k
－∞ A3
(以下电路同上，仅C1、C2 值不同，电路从略）
图5.6 十五段优质均衡器
(2) 当R4的滑动触头移到最左边时，其电路如图8.7（a）所示。
C1
R3
R3
C2 R5
R4 R5
－∞
R6
B点的电流方程为：
IR
IB2
IC
IC2
1 2
IC2
2
2
2 2
2
I
C
2
IC2
(1
集成运算放大器基本运算电路研究
2. 电路结构的选择 根据电路功能、输入信号的特性和对输出信号的要
求来选择电路结构。如同相或反相等。
3. 外电路元件参数确定 在元件参数选择时，一般先根据电压增益要求确定
RF与R1的比值，然后具体选择RF、R1的阻值。 若对输入电阻 Ri 没有明确要求，则先依据经验选
Vi2
Vo RP
这实际上是反相放大器 的扩展应用，可以以此 类推到多个输入信号。
输出电压Vo：
Vo
( R F R1
Vi1
RF R2
Vi2 )
RP R1 || R2 || RF
若R1=R2，则
Vo
RF R1
(Vi1
Vi2 )
若R1=R2=RF，则
Vo (Vi1 Vi2 )
输出电压为输入电压的简单反相相加。
分别用直流和正弦信号在合适的幅度和频率范围内， 进行验证。
3. 反相积分器的设计研究
设计一反相积分器 Vi(t)
电路，用来把方波变
2V
换成三角波。要求： -2V
输入方波幅度为2V、 频率1KHz，输出三角
Vo(t)
4V
波幅度为4V。
(2) 安装该积分器。
-4V
t
1ms
2ms
t
(3) 输入方波，用示波器双踪同时观察输入、输出波形， 测量幅值和周期。记录波形 ，标出幅值电压和周期时 间值。
二、实验理论基础
1. 集成运算放大器概述 高电压增益， 高输入电阻， 低输出电阻， 直接耦合的多级放大集成电路。
由于集成运放具有极高的差模电压增益， 要使其稳定工作于线性区，必须加深度负反馈， 否则它将工作于饱和区或非线性状态。
《电工电子》教学课件03集成运算放大器构成的运算电路的设计
（一）输入级：一般是由BJT、JFET或MOSFET组成 的高性能差分放大电路，它必须对共模信号有很强的 抑制力，而且采用双端输入双端输出的形式。
（二）电压放大级： 提供高的电压增益，以保证运
放的运算精度。中间级的电路形式多为差分电路和带 有源负载的高增益放大器。
图 (b)为集成运算放大器的电压传输特性曲线。集 成运算放大器的电压传输特性是指开环时，输出电 压与差模输入电压之间的关系。在线性区uo Aod (uP uN。) 由于Aod高达几十万倍，所以集成运放工作在线性 区时的最大输入电压Up－Un的数值仅为几十～一 百多μV。当其大于此值时，集成运放的输出不是, +Uom就是-Uom，即集成运放工作在非线性区。
（三）输出级：一般是由电压跟随器或互补电压跟随 器所组成，以降低输出电阻，提高带负载能力。
（四）偏置电路：提供稳定的几乎不随温度而变化的 偏置电流，以稳定工作点。
3.1.2 集成运算放大器的符号和电压传输特性
(a)
(b)
图 (a) 为运算放大器的符号。 运算放大器的符号中有 三个引线端，两个输入端，一个输出端。一个称为同相 输入端，即该端输入信号变化的极性与输出端相同，用 符号‘+’表示；另一个称为反相输入端，即该端输入信 号变化的极性与输出端相反，用符号“-”表示。输出端 在输入端的另一侧，在符号边框内标有‘+’号。大多数 型号的集成运放均为两组电源供电。
和电容元件位置互换，便得到图所示的微微分，即实现 了微分运算。
vO
iR R
iC R
RC
dvC dt
RC
dvi dt
3.2.4 微分电路的作用 微分电路的应用是很广泛的，在线性系统中，除
实验3.8 集成运算放大器基本运算电路
113实验3.8 集成运算放大器基本运算电路一、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、实验设备及材料函数信号发生器、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、实验原理集成运算放大器在线性应用方面，可组成比例、加法、减法、积分、微分、对数、指数等模拟运算电路。
1、反相比例运算电路反相比例运算电路如图3.8.1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 1f o U R RU -= （3-8-1）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 ´=R 1||R f 。
实验中采用10 k Ω和100 k Ω两个电阻并联。
2、同相比例运算电路图3.8.2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 RU += （3-8-2）当R 1→∞时，U o =U i ，即为电压跟随器。
3、反相加法电路反相加法电路电路如图3.8.3所示，输出电压与输入电压之间的关系为)+(=B 2f A 1f o U R RU R R U - （3-8-3）R ´ = R 1 || R 2 || R f4、同相加法电路同相加法电路电路如图3.8.4所示，输出电压与输入电压之间的关系为：)+++(+=B211A 2123f 3o U R R R U R R R R R R U（3-8-4）图3.8.3 反相加法运算电路图3.8.2 同相比例运算电路图3.8.1 反相比例运算电路1145、减法运算电路（差动放大器）减法运算电路如图3.8.5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R 1 = R 2，R ´ = R f 时，图3.8.5电路为差动放大器，输出电压为：)(=A B 1f o U U R RU - （3-8-5）6、积分运算电路反相积分电路如图3.8.6所示，其中R f是为限制低频增益、减小失调电压的影响而增加的。
实验三 集成运算放大器的基本应用实验
实验三集成运算放大器的基本应用实验一、实验目的加深理解和掌握比例放大器、电压跟随器与求和电路的性能、特点及输出电压与输入电压的函数关系。
二、仪器与设备GAG—809型信号发生器数字万用表TPE—A5II模拟试验箱运算放大器实验板三、实验内容及步骤一、反相比例放大器1．按图3-1接线。
Vi LM324引脚图 Vo图3-1将反相输入端接直流信号源的输出端，调节直流信号源的输出电压，使Vi分别为表3-1中所列各值，并测出相应的Vo值填入表3-1。
2．预习要求（1）分析图3-1反相比例放大器的主要特点（包括反馈类型）。
（2）求出表3-1中理论估算值。
表3-1二、同相比例放大器１．按图3-2接线。
使Vi分别为表3-2中所列各值，并测出相应的Vo值填入表3-2。
Vo2．预习要求图3-2 （1）分析图3-2 同相比例放大器的主要特点。
（2）求出表3-2中的理论估算值。
三、电压跟随器１．按图3-3接线。
使Vi分别为表3-3中所列各值，并测出相应的Vo值填入表3-3。
图3-32．预习要求Vo（1）分析图3-3 电压跟随器的特点。
（2）求出表3-3中的理论估算值。
四、反相求和电路１．按图3-4接线。
Vi1Vi2 Vo图3-4测出当Vi1=1000mV、Vi2= -2000mV时的输出电压Vo值，并与理论估算值比较。
Vo= 2．预习要求（1）分析图3-4 反相求和电路的特点。
（2）按静态时运放两输入端外接电阻应对称的要求估算R′的电阻值。
（3）求出Vo的理论估算值。
四、思考题试说明比例、求和等运算电路中运放两输入端的外接电阻为什么要对称？。