集成运算放大器的基本应用模拟运算电路
实验1 集成运算放大器的基本应用(I)
实验二 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μA741的使用方法。
3. 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。
集成运算放大器配接不同的外围元件可以方便灵活地实现各种不同的运算电路（线性放大和非线性电路）。
用运算放大器组成的运算电路（也叫运算器），可以实现输入信号和输出信号之间的数学运算和函数关系，是运算放大器的基本用途之一，这些运算器包括比例器、加法器、减法器、对数运算器、积分器、微分器、模拟乘法器等各种模拟运算功能电路。
(1) 反相比例运算电路电路如图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 。
iU 10-=-=i 1FO U R R U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 U 11=+=i 1FO )U R R (1U R 2＝R 1// R F图2 同相比例运算电路三 实验设备与器件1.±12V 直流电源2. 函数信号发生器3.交流毫伏表4. 数字式万用表5.双通道数字示波器6.集成运算放大器μA741×17.9.1K Ω、10 K Ω、100 K Ω电阻各1个，导线若干8.THM-3A 型模拟电路实验箱。
2 3674152 315467四实验内容实验前要看清运放组件各管脚的位置；切忌正、负电源极性接反和输出端短路，否则将会损坏集成块。
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。
实验8 集成运算放大器的基本应用
实验八集成运算放大器的基本应用(I)——模拟运算电路班级：姓名：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。
图8－1 反相比例运算电路图8－2 反相加法运算电路图8-3(a) 同相比例运算电路图8-3(b) 电压跟随器图8－4 减法运算电路图8-5 积分运算电路1、反相比例运算电路1) 按图8－1连接实验电路，接通±12V电源，输入端对地短路，进行调零和消振。
2) 输入f＝100Hz，U i＝0.5V的正弦交流信号，测量相应的U O，并用示波器观察u O和u i 的相位关系，记入表8-1。
表8-1U i＝0.5V，f＝100HzU i（V）U0（V）u i波形u O波形A V实测值计算值2、同相比例运算电路1) 按图8－3(a)连接实验电路。
实验步骤同内容1，将结果记入表8－2。
2) 将图8－3(a)中的R1断开，得图8－3(b)电路重复内容1)。
表8－2U i＝0.5V f＝100HzU i（V）U O(V) u i波形u O波形A V实测值计算值3、反相加法运算电路1)按图8－2连接实验电路。
调零和消振。
2) 输入信号采用直流信号。
实验时要注意选择合适的直流信号幅度以确保集成运放工作在线性区。
用直流电压表测量输入电压U i1、U i2及输出电压U O，记入表8－3。
表8-3U i1(V)U i2(V)U O(V)4、减法运算电路1) 按图8－4连接实验电路。
调零和消振。
2) 采用直流输入信号，实验步骤同内容3，记入表8－4。
表8－4U i1(V)U i2(V)U O(V)5、积分运算电路1)实验电路如图8－5所示。
打开K2，闭合K1，对运放输出进行调零。
2)调零完成后，再打开K1，闭合K2，使u C(o)＝0。
集成运算放大器的应用模拟运算电路
第七章集成运算放大器的应用—模拟运算电路本章是本课程的重点章节之一，应着重掌握以下内容：（1）集成运放工作在线性区和非线性区的条件和特点（2）比例运算电路的结构、特点，Uo 与Ui的特点（3）求和运算电路的结构特点，分析方法（4）积分运算电路的结构，输出输入关系（5）简单电压比较强的分析方法，会计算UT，花电压传输特性，画UO波形本章内容（1）集成运放应用基础（2）运算电路电子课件七. 集成运算放大器的应用—模拟运算电路课时授课教案一授课计划批准人：批准日期：课序19 授课日期授课班次课题：第7章第7.1节集成运放的应用基础第7.2节运算电路目的要求：1.深刻理解集成运放工作在线性区的条件和特点2. 掌握反相比例运算电路的结构、工作原理及特点3.掌握同相比例运算电路的结构、工作原理及特点4.掌握电压跟随器的电路结构、工作原理重点难点：重点反相和同相比例运算电路的结构特点及Ｕo与Ｕi的关系难点理解集成运算工作在线性区的条件和特点教学方法手段: 电子课件、课堂提问、课堂讨论、启发式教具：电子课件复习提问 1.知集成运放的Ａo，据电压传输特性估算出集成运放的线性输入范围2.集成运放开环应用能否使运放工作在线性区？课堂讨论同相比例和反相比例电路分别作为一、二级组成两级放大电路讨论其输出电压与输入电压之间的关系布置作业本章思考题与习题３、４、７、８课时分配二授课内容7.1集成运放的应用基础复习：上一章介绍了集成运放的符号及集成运放的电压传输特性如图示由电压传输特性曲线知，集成运放有线性工作区和非线性工作区集成运放的最大输出电压610,12=±=±od O M A V U 则最大线性输入电压为v Ui μ1210126max ==，即只有v U i μ12≤时运放才工作在线性区。
可见集成运放开环应用不能工作在线性区，要使集成运放工作在线性区，必需在集成运放外部电路引入负反馈。
7.1.1 理想运放的条件理想条件：0,0,,0,,,0==∞==∞=∞=∞=io IO ic id od I U CMMR r r r A 等 用理想运放代替实际运放所产生的误差工程上是允许的7.1.2 理想运放工作在线性区的特点在线性区)(0-+-=U U A U od 00==--+odA U U U -+=U U 虚短路 0=-=-+idi r U U I 虚开路 虚短路、虚开路是分析集成运放线性应用电路的出发点。
模拟电子技术集成运算放大器的应用
模拟比较器
将两个输入信号进行比较，输出相应的比较结果。
模拟运算电路
将输入信号进行模拟运算，如加减乘除等，输出相应的运算结果。
Hale Waihona Puke 模拟运算放大器的其他应用03
集成运算放大器的使用注意事项
03
安全接地
确保集成运算放大器有良好的接地，以避免静电积累和电磁干扰。
使用前的准备与安全注意事项
01
检查规格型号
在使用集成运算放大器之前，需要确认其规格型号是否符合应用需求。
放大器
对输入信号进行滤波处理，提取有用的信号，抑制干扰信号。
滤波器
将输入信号进行相位移动，输出相应的移相信号。
相移器
对输入信号进行采样和保持，输出与输入信号保持一致的采样信号。
采样保持电路
将输入信号进行对数放大，输出相应大小的信号。
对数放大器
将输入信号进行指数放大，输出相应大小的信号。
指数放大器
模拟运算放大器的信号处理应用
定义
运放具有输入电阻高、输出电阻低、增益高、带宽宽、共模抑制比高、动态范围大等优点，特别适用于对信号进行放大、滤波、积分、微分等处理。
特点
定义与特点
类型
根据用途和结构特点，运放可分为通用型运放、高精度运放、高速运放、低功耗运放等类型。
结构
运放一般由输入级、中间级和输出级三个基本部分组成，其中输入级通常采用差分放大电路，中间级一般采用共射放大电路，输出级则采用互补对称电路。
对输入信号进行微分处理，输出信号为输入信号的微分。
集成运算放大器的常见电路设计
同相放大器
积分器
微分器
差分放大器
集成运算放大器的优化设计
通过优化电路参数，提高电路增益，以满足应用需求。
模电(实验 模拟运算电路)10-11(2)
实验 集成运算放大器的基本应用—模拟运算电路 集成运算放大器的基本应用 模拟运算电路
3、同相比例运算电路（图4） 、同相比例运算电路（ ） RF 100k R1 Ui 10k +12V Uo Ui -12V + R 10k RW 100k -12V RF 10k +12V Uo
+ R 9.1k RW 100k
实验 集成运算放大器的基本应用—模拟运算电路 集成运算放大器的基本应用 模拟运算电路
集成运算放大器的基本应用—模 实验 集成运算放大器的基本应用 模 拟运算电路
一、实验目的 1、掌握集成运放管脚的识别方法。 、掌握集成运放管脚的识别方法。 2、研究由集成运算放大器组成的比例、加法、 、研究由集成运算放大器组成的比例、加法、 减法等基本运算电路的功能。 减法等基本运算电路的功能。 二、实验原理 本实验采用的集成运算放大器型号为µA741（或 本实验采用的集成运算放大器型号为 （ F007），引脚排列如图 所示。 ），引脚排列如图 所示。 ），引脚排列如图1所示 它是八脚双列直插式组件。 它是八脚双列直插式组件。
Байду номын сангаас 实验 集成运算放大器的基本应用—模拟运算电路 集成运算放大器的基本应用 模拟运算电路
8
7
6
5
µA741 + 1 2 3
图1 7脚为正电源端； 脚为正电源端； 脚为正电源端 4脚为负电源端； 脚为负电源端； 脚为负电源端 1脚和 脚为失调调零端，1脚和 脚之间可接入一 脚和5脚为失调调零端 脚和5脚之间可接入一 脚和 脚为失调调零端， 脚和 只几十k 的电位器并将滑动触头接到负电源端； 只几十 的电位器并将滑动触头接到负电源端； 8脚为空脚。 脚为空脚。 脚为空脚
实验三集成运算放大器的基本应用
实验三 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 1．双踪示波器 2．万用表3．交流毫伏表三、实验原理在线性应用方面，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）反相比例运算电路电路如图11-1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 FO U R R U 1-= （11-1）图11-1 反相比例运算电路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 2=R 1∥R F 。
2）反相加法电路图11-2 反相加法运算电路电路如图11-2所示，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 （11-2） 3）同相比例运算电路图11-3（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 FO U R R U )1(1+= R 2=R 1∥R F （11-3） 当R1→∞时，U O =U i ，即得到如图11-3（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。
图11-3 同相比例运算电路4）差动放大电路(减法器)对于图11-4所示的减法运算电路，当R1=R2，R3=RF 时，有如下关系式：)(1120i i U U R RFU -=（11-4）图11-4 减法运算电路5）积分运算电路反相积分电路如图11-5所示。
在理想化条件下，输出电压U 0等于⎰+-=tCiUdt U RCt U 00)0(1)( （11-5）式中U C (0)是t=0时刻电容C 两端的电压值，即初始值。
图11-5 积分运算电路如果Ui(t)是幅值为E 的阶跃电压，并设UC(0)=0，则⎰-=-=tt RCEEdt RCt U 001)( （11-6） 此时显然RC 的数值越大，达到给定的U0值所需的时间就越长，改变R 或C 的值积分波形也不同。
集成运算放大器的应用模拟运算电路
第七章集成运算放大器的应用—模拟运算电路本章是本课程的重点章节之一，应着重掌握以下内容：（1）集成运放工作在线性区和非线性区的条件和特点（2）比例运算电路的结构、特点，Uo 与Ui的特点（3）求和运算电路的结构特点，分析方法（4）积分运算电路的结构，输出输入关系（5）简单电压比较强的分析方法，会计算UT，花电压传输特性，画UO波形本章内容（1）集成运放应用基础（2）运算电路电子课件七. 集成运算放大器的应用—模拟运算电路课时授课教案一授课计划批准人：批准日期：课序19 授课日期授课班次课题：第7章第7.1节集成运放的应用基础第7.2节运算电路目的要求：1.深刻理解集成运放工作在线性区的条件和特点2. 掌握反相比例运算电路的结构、工作原理及特点3.掌握同相比例运算电路的结构、工作原理及特点4.掌握电压跟随器的电路结构、工作原理重点难点：重点反相和同相比例运算电路的结构特点及Ｕo与Ｕi的关系难点理解集成运算工作在线性区的条件和特点教学方法手段: 电子课件、课堂提问、课堂讨论、启发式教具：电子课件复习提问 1.知集成运放的Ａo，据电压传输特性估算出集成运放的线性输入范围2.集成运放开环应用能否使运放工作在线性区？课堂讨论同相比例和反相比例电路分别作为一、二级组成两级放大电路讨论其输出电压与输入电压之间的关系布置作业本章思考题与习题３、４、７、８课时分配二授课内容7.1集成运放的应用基础复习：上一章介绍了集成运放的符号及集成运放的电压传输特性如图示由电压传输特性曲线知，集成运放有线性工作区和非线性工作区集成运放的最大输出电压610,12=±=±od O M A V U 则最大线性输入电压为v Ui μ1210126max ==，即只有v U i μ12≤时运放才工作在线性区。
可见集成运放开环应用不能工作在线性区，要使集成运放工作在线性区，必需在集成运放外部电路引入负反馈。
7.1.1 理想运放的条件理想条件：0,0,,0,,,0==∞==∞=∞=∞=io IO ic id od I U CMMR r r r A 等 用理想运放代替实际运放所产生的误差工程上是允许的7.1.2 理想运放工作在线性区的特点在线性区)(0-+-=U U A U od 00==--+odA U U U -+=U U 虚短路 0=-=-+idi r U U I 虚开路 虚短路、虚开路是分析集成运放线性应用电路的出发点。
实验五集成运算放大器的基本应用
实验五 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、 了解和掌握集成运算放大器的功能、引脚2、 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。
3、 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。
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 ud =∞ 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 与输入电压之间满足关系式U O ＝A ud （U +－U －）由于A ud =∞，而U O 为有限值，因此，U +－U －≈0。
即U +≈U －，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运放应用电路的基本原则，可简化运放电路的计算。
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8－1 反相比例运算电路 图8－2 反相加法运算电路2) 反相加法电路i 1FO U R R U -=电路如图8－2所示，输出电压与输入电压之间的关系为)U R RU R R (U i22F i11F O +-= 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 1FO )U R R (1U += R 2＝R 1 // R F 当R 1→∞时，U O ＝U i ，即得到如图8－3(b)所示的电压跟随器。
实验六集成运算放大器的应用-模拟运算电路解读
U0实测值
ห้องสมุดไป่ตู้
五．思考题 (1) 运放两个输入端为什么要平衡？ (2) 在集成运放的运算电路中，为什么其输出、输入之间 关系仅由外接元件决定，而与运放本身的参数无关。
2--反向输入端; 3—同相输入端; 6—输出端; 4—电源电压负端; 7--电源电压正端; 1\5--调零端; 8--未用 图15 LM741的管脚排列及序号 (a)外引脚排列顺序；(b) 序号。
集成运放依外接元件连接的不同，可以构成比例放 大、加法、减法、微分、积分等多种数学运算电路，本 实验采用反相比例运算、反相加法运算和减法运算，电 路如图16中(a)、(b)、(c)所示。 由于集成运放一般都存在失调电压和失调电流，因 而会影响运算精度。如上述反相比例运算电路中，输入 电压Ui=0时，输出电压U0不为0，而是一个很小的非零 数。此时调整1、5脚连接的调零电位器RP，可使输出电 压变为零。这个过程就是运放的调零。调零之后再进行 各种运算电路的测量，测量结果才会准确。
图16 基本运算电路 (a)反相比例运算电路; (b) 反相加法运算电路; (c) 减法运算电路
四．实验内容及步骤 1) 反相比例运算电路测试 按图16（a）连接电路，确定无误后，接入±15V直流稳 压电源。首先对运放电路进行调零，即令Ui=0，再调整 调零电位器RP，使输出电压U0=0。 (1) 按表20指定的电压值输入不同的直流信号Ui，分别测 量对应的输出电压U0，并计算出电压放大倍数。 将输入信号改为f=1KHz、Ui=200 m V的正弦交流信号， 用示波器观察输入、输出信号波形。分析其是否满足上 述反相比例关系。 (3) 把R1、R2换成51 kΩ，其余条件不变，重复上述 （1）、（2）步的内容。 (4) 把R1、R2、R3、R4均接成100 kΩ，其余条件不变， 重复上述（1）、（2）步的内容。
8集成运算放大器应用电路-模拟电子技术
8.1.1 集成运放的电压传输特性与工作状态
反相输入端
uN
uP
N P
+Aud
uO
同相输入端
uO U OM
O
uP uN
U OM
负反馈闭 环应用
开环或正反 馈闭环应用
线性状态：
uO Aud (uP uN )
非线性状态：
uO
UUOOMM
(uP uP
uN ) uN
8.1.2 理想集成运放的应用特性分析
（2）描述方法：运算关系式 uO＝f (uI) （3）分析方法：“虚短”和“虚断”是基本出发点。
{负反馈闭环系统——线性
(1) 判OP工作状态
非负反馈闭环系统——非线性
(2) 依相应工作状态的特性分析电路
基本要求： •识别电路 •求解运算
关系式
8.2 模拟运算电路
本节内容
8.2.1 加法与减法运算电路
2、同相运算电路 (1)同相比例运算电路
uN uP uI
R uN R Rf uO
uO
(1
Rf R
)uP
(1
Rf R
)uI
1) 电路引入了哪种组态的负反馈？ 2) 输入电阻为多少？ 3) 电阻R’＝？为什么？ 4) 共模抑制比KCMR≠∞时会影响运算精度吗？为什么？
运算关系的分析方法：节点电流法
RΣP RΣN R4
Rf 8 Rf 20 Rf 10
R1
R2
R3
8.2.2 积分与微分运算电路
1、积分运算电路
波形变换
移相
防止低频 增益过大
iC
iR
uI R
1
uO uC C
uI R
模拟电子技术——集成运算放大器的基本应用
（７-11）
ii -ii ++
_
+
uu oo
RR LL ii LL RR 11
+
7.1.7
电流—电压转换电路
if Rf i1 i-=0 _ A + i+ + iL R uo
在光电检测装置中， 需要把光电池输出的微 弱电流转换成与之成正 ui 比的电压，这时就需要 用到电流—电压转换电 路。
i1
反馈方式：
电压串联负反馈
因为有负反馈， 利用虚短和虚断
if
R1
u－ ui
R
u+
特点： 输入电阻高 缺点：
共模输入电压≠0
（ u － = u + =u i ）
i1=if （虚断） R u 1 o 设ui= 0时： Rf Rf R1 电压放大倍数: R1uo ui u - u uf uo Rf Rf R1 A 1 平衡电阻 ui R1 R=Rf//R1
Rf 20 Au 2 R1 10 uo Au ui (2)(1) 2V
Ri R1
采用T型反馈网络的反相比例电路
目的：在高比例系数时，避免R1阻 值太小，使输入电阻太小。
分析：u+=u-=0（虚短） i1=i2 （虚断）
ui R1 又 i2 R2 i3 R3 i2 i1
7.2 集成运放的非线性应用 7.2.1 单门限电压比较器 7.2.2 滞回电压比较器 7.3 集成运放的使用常识 7.3.1 合理选用集成运放型号 7.3.2 集成运放的引脚功能 7.3.3 消振和调零 7.3.4 保护
第7章 集பைடு நூலகம்运算放大器的基本应用
模电实验--集成运算放大器的基本应用
2.7集成运算放大器的基本应用一.实验目的（1）了解并掌握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）掌握集成运算放大器的基本应用，为综合应用奠定基础。
（3）进一步熟悉仿真软件的应用。
二.实验原理及电路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器件。
当外部接入由不同的线性或非线性元器件组成输入和负反馈电路时，可以灵活的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。
在大多数情况下，将运放视为理想的，即在一般地讨论中，以下三条基本结论是普遍适用的：（1）开环电压增益V A =∞。
（2）运算放大器的两个输入端电压近似相等，即V V +-=，称为“虚短。
（3） 运算放大器同相和反相两个输入端的电流可视为零，即I I +-==0，称为“虚断”。
应用上述理想运算放大器三条基本原则，可简化运算放大器电路的计算，得出本次实验的结论。
1. 基本运算电路（1） 反相比例运算电路。
电路如图2.7-1所示。
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01f i R V V R =-为了减小输入级偏执电流引起的运算误差，在同相输入端应接入平衡电阻21//f R R R =。
2.7-1反响比例运算电路（2） 同相比例运算电路。
图2.7-2（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01(1)f i R V V R =+，21//f R R R =当1R →∞时，0i V V =，即得到如图2.7-2（b ）所示的电压跟随器。
图中2f R R =，用以减小漂移和起保护作用。
一般f R 取10k Ω,f R 太小起不到保护作用，太大影响跟随性。
图2.7-2（a ）同相比例运算电路 （b ）电压跟随器（3） 反相加法电路。
电路如图2.7-3所示，输出电压与输入电压之间的关系为01212()f f i i R R V V V R R =-+,321////f R R R R = 当21fR R R ==时，012()i i V V V =-+。
实验3集成运算放大器的基本应用
规范操作
在实验过程中，严格遵守操作规范， 避免对设备造成不必要的损害。
07 总结与展望
实验总结
实验目的
通过搭建集成运算放大器的基本 应用电路，掌握运算放大器的工 作原理、性能指标及基本分析方 法。
实验内容
设计并搭建反相、同相及差分放 大电路，观察并分析电路输入输 出特性，验证运算放大器的线性 放大功能。
无输出或输出异常 检查电源是否接通，以及电源电压是否符合要求。
检查输入信号是否正常，如有问题则调整信号源。
常见故障及排除方法
• 检查电路连接是否正确，如有虚焊或短路现象应及时修复。
常见故障及排除方法
01
02
03
04
放大倍数不准确
检查反馈电阻的阻值是否准确 ，如有偏差应更换。
检查输入电阻和输出电阻的阻 值是否合适，如不合适应调整
06 注意事项与故障排除
实验安全注意事项
电源安全
确保实验电源稳定且符合设备要求，避免过高或过低的电压导致 设备损坏或引发危险。
操作规范
按照实验指导书和教师指导进行操作，不要随意更改电路连接或 参数设置。
防静电措施
在操作过程中，采取防静电措施，如佩戴防静电手环，避免静电 对设备造成损害。
常见故障及排除方法
运算放大器的应用电路
除了基本的反相、同相和差分放大电路外，运算 放大器还可以构成积分器、微分器、比较器等复 杂电路，实现更多功能。
对未来研究的建议
深入研究运算放大器的性能指标
针对不同应用场景，研究如何优化运算放大器的性能指标，提高电 路性能。
探索新型运算放大器
随着半导体技术的发展，探索具有更高性能、更低功耗的新型运算 放大器，满足未来电子系统的需求。
集成运算放大器的基本应用实验二
实验二 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1、双踪示波器2、万用表3、交流毫伏表4、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、积分、微分、对数、指数等模拟运算电路。
1、 反相比例运算电路电路如图2-1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 FO U R R U 1-= （2-1）U iO图2-1 反相比例运算电路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R2=R1∥R F ，此处为了简化电路，我们选取R2=10K 。
2、反相加法电路U OU图2-2 反相加法运算电路电路如图2-2所示，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 （2-2） 3、同相比例运算电路图2-3（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 FO U R R U )1(1+= R 2=R 1∥R F （2-3） 当R1→∞时，U O =U i ，即得到如图2-3（b ）所示的电压跟随器。
图中R2=R F ，用以减小漂移和起保护作用。
一般RF 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 (b)电压跟随器图2-3 同相比例运算电路4、差动放大电路(减法器)对于图2-4所示的减法运算电路，当R1=R2，R3=R F 时，有如下关系式： )(1120i i U U R RFU -=（2-4）图2-4 减法运算电路5、积分运算电路C1图2-5 积分运算电路反相积分电路如图2-5所示。
在理想化条件下，输出电压U 0等于 001()(0)ti C U t U dt U RC=-+⎰ （2-5） 式中U C (0)是t=0时刻电容C 两端的电压值，即初始值。
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实验题目:
集成运算放大器的基本应用─模拟运算电路
实验时间：_2016年11月14号________
班级：___14物本2班____学号:_2014294222_____姓名：_梁国烈___
一、实验预习
1、实验目的
（1）熟悉集成运放的正确使用方法。
（2）研究由集成运算放大器组成的比例、加法、减法等基本运算电路的功能。
2、实验原理及内容（简明扼要，主要是实验接线图）
（一）实验原理
（1）反相比例运算电路。
反相比例运算电路原理如图3－8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R2＝R1 // RF。
U
i
R
1
10KΩ32RF 100KΩR29.1KΩRW100KΩ15-12V4+12V67U
0
A
uA741
图3－8 反相比例运算电路
（2)同相比例运算电路。
同相比例运算电路原理如图3－9(a)，它的输出电压与输入电压之间的关系为
iii1FO
U10U10100URRU
2 / 82 / 82
iii1FO
U11U)101001()URR(1U
， R2＝R1 // RF
当R1→∞时，UO＝Ui，即得到如图3－9(b)所示的电压跟随器。图中R2＝RF，用以减小
漂移和起保护作用。一般RF取10KΩ， RF太小起不到保护作用，太大则影响跟随性。
Ui R110KΩ32RF 100KΩR29.1KΩRW100KΩ15-12V4+12V67U0AuA741 U
i
32RF 10KΩR210KΩRW100KΩ15-12V4
+12V
67U
0
A
uA741
（a) 同相比例运算电路 (b) 电压跟随器
图3-9 同相比例运算电路
（3)反相加法电路。
反相加法电路原理如图3－10所示，输出电压与输入电压之间的关系为：
)10U-(10U)U10100U10100-()URRURR(Ui2i1i2i1i22Fi11FO
其中R3＝R1 // R2 // RF
U
i2
R
1
10KΩ32RF 100KΩR36.2KΩRW100KΩ15-12V4+12V67U0A Ui1R
2
10KΩ
uA741
图3－10 反相加法运算电路
（4)差动放大电路（减法器）
差动放大电路原理如图3-11所示，当R1＝R2，R3＝RF时， 有如下关系式
3 / 83 / 83
)U10(U)U(U10100)U(URRUi1i2i1i2i1i21FO
U
i1
R
1
10KΩ32RF 100KΩR3100KΩRW100KΩ15-12V4+12V67U
0
A
U
i2
R
2
10KΩ
uA741
图3－11 减法运算电路
（二）实验内容与步骤
实验前要看清运放组件各管脚的位置，切忌正、负电源极性接反和输出端短路，否则将
会损坏集成块。
1．反相比例运算电路
（1) 将μA741芯片插入THM-3实验箱上8P圆针插座中，（芯片方向与圆针插座方向应
一致）；按图3-8连接实验电路，接通±12V电源，将信号输入端对地短接(即使Ui＝0)，调
节调零电位器RW，用万用表的直流电压档测量芯片的6脚输出端，使Uo＝0，完成运放调零。
（2) 断开信号输入接地端，调节TFG6930A函数信号发生器，将输出f＝100Hz，ui＝0.5V
峰峰值的正弦交流信号接到反相比例电路的输入端，用交流毫伏表测量出Ui和UO，并用示波
器观察uO和ui的相位关系，记入表3-17。
2. 同相比例运算电路
（1) 按图3－9(a)连接实验电路，同样输入ui＝0.5V，f＝100Hz的交流信号，实验步
骤同内容1，将结果记入表3－18。
3. 反相加法运算电路
4 / 84 / 84
（1) 按图3－10连接实验电路，先进行调零。
（2) 输入信号采用直流信号，
图3-12所示电路为简易直流信号源Ui1、Ui2，实验时
用万用表直流电压档测量输入电压Ui1、Ui2(且要求均大于零小于0.5V)及输出电压UO，记入
表3－20。
+5V
510Ω
510Ω
1KΩ
1KΩ510Ω510Ω-5VU
i1
U
i2
图3-12 简易可调直流信号源
4．减法运算电路
（1) 按图3－11连接实验电路，先进行调零。
（2) 采用直流输入信号（使用图3-12的直流信号源），实验步骤同内容3，将测量数据记入
表3－20。
3、所用仪器设备
模拟运算电路实验所需仪器设备见表3-16。
表3-16实验仪器设备
序号 名称 型号规格 数量
1 模拟电路实验箱 THM-3 1
2 函数信号发生器 TFG6930A 1
3 双踪示波器 V-252,20MHZ 1
4 交流毫伏表 DF2170C 1
5 / 85 / 85
5 数字万用表 VC9801A+ 1
4、预习思考题
（1）复习教材中有关OTL放大电路部分内容，理解其工作原理。
（2）利用仿真软件仿真本实验的实验内容。
（3）电路中C2和R构成什么电路？有什么作用？
二、实验原始记录（实验完成后必须要经过实验指导教师签名认可）
画出实验所需要的各种记录表格
表3-17 反相比例运算电路的测量
Ui（V） U0（V） ui波形 uO波形 Au
u
i
0
t
u
0
t
实测值 计算值
表3-18 同相比例运算电路的测量
Ui（V） U0（V） ui波形 uO波形 AV
u
i
0
t
u
0
t
实测值 计算值
6 / 86 / 86
表3-20 反相加法运算电路的测量
Ui1(V)
Ui2(V)
实际值
理论值
表3－20 减法运算电路的测试
Ui1(V)
Ui2(V)
理论值
实测值
三、实验报告
1、数据处理（数据表格、计算结果、误差、结果表达、曲线图等）
表3-17 反相比例运算电路的测量
Ui（V） U0（V） ui波形 uO波形 Au
0.51 4.92 ui0t u0t 实测值 -9.61 计算值 -10
表3-18 同相比例运算电路的测量
7 / 87 / 87
Ui（V） U0（V） ui波形 uO波形 AV
0.516 5.48
u
i
0
t
u
0
t
实测值 10.62 计算值
11
表3-20 反相加法运算电路的测量
Ui1(V) 0.15 0.20 0.40 0.20
Ui2(V) 0.31 0.31 0.41 0.45
理论值 -0.30 -3.55 -6.10 -4.20
实测值 -3.08 -3.59 -6.03 -4.11
表3－20 减法运算电路的测试
Ui1(V) 0.45 0.38 0.31 0.26
Ui2(V) 0.39 0.43 0.29 0.24
理论值 -0.56 0.35 -0.30 -0.24
实测值 -0.66 0.42 -0.34 -0.27
2、结论
对实验内容1和2波形，会发现U0方向正好相反，正是同相和反相的差别，我在做实验6
是，发现直流电源不通电源是会得到完全不同的输出波形，只有接通是得到正确波形，因为
在不通时，电路已经变了。
8 / 88 / 88
3、讨论
（1）实验前要看清运放组件各管脚的位置，切忌正、负电源极性接反和输出端短路，否则
将会损坏集成块。
（2）输入信号是先按实验所给的值调好信号源再加入运放端，另外做实验前先对运放调零，
若失调电压对输出影响不大，可以不用调零。
年 月 日