实验三运放线性应用

运放的线性应用原理

运放的线性应用原理1. 引言运放（Operational Amplifier，简称Op-Amp）是一种重要的电子元件，广泛应用于各个领域，如信号处理、测量仪器、通信系统等。

本文将介绍运放的线性应用原理，包括运放的基本构成和特性，以及其在线性应用中的工作原理。

2. 运放的基本构成•差分输入端：运放具有两个差分输入端，分别标记为非反向输入端（+）和反向输入端（-）。

差分输入端之间的电压差将决定运放的输出。

•输入级：输入级负责放大差分输入的微弱信号，通常采用差分放大电路。

•频率补偿网络：频率补偿网络用于稳定运放的增益和相位特性。

•输出级：输出级负责放大输入级的信号，并驱动负载。

3. 运放的特性•高增益：运放具有很大的开环增益，通常在几千至几百万之间。

•宽带宽：运放的带宽范围较广，能够处理高频信号。

•低输入偏移电压：运放的输入电压差异很小，可以减小误差。

•低输入偏移电流：运放的输入电流差异很小，可以减小误差。

•高输入阻抗：运放的输入阻抗较高，能够准确地接收输入信号。

•低输出阻抗：运放的输出阻抗较低，能够推动负载。

4. 运放的线性应用原理4.1. 非反向放大器非反向放大器是最简单的运放线性应用电路之一。

其电路图如下：+ Vin|R1+------|-----(+)-----------+| |--- Rf Vout| |-------------------------•运放的输出电压Vout等于输入电压Vin乘以放大倍数（1 + Rf / R1）。

•非反向放大器对输入信号不进行相位反转，放大倍数大于1。

4.2. 反向放大器反向放大器是另一种常见的运放线性应用电路。

其电路图如下：+ Vin| +------+--- | || R1 Rf || | || +------+--- || VoutGND•运放的输出电压Vout等于输入电压Vin乘以放大倍数（-Rf / R1）。

•反向放大器对输入信号进行相位反转，放大倍数可以小于1，甚至可以为负值。

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。

运放的线性应用(实验)

uipp (mv) 100 200 300 uopp 计算值(v) 计算值(v) Au=Rf/R1 uo Au=Rf/R1
输入电阻：输入电阻：Ri＝R1 输出电阻：输出电阻：Ro＞0
Rf=100k
+12 v
②- ⑦ UA741 ③+ ④ ⑥
ui
信号源 ch1
R1 10 k R’ 9.1 k
6
①运放标准符号: 标准符号: ②运放常用符号: 常用符号:
1
2. 典型单运放UA741的介绍: 典型单运放UA741的介绍的介绍:
1)运放UA741引脚排列: 1)运放运放UA741引脚排列引脚排列:
7:正电源;4:负电源; 正电源;4:负电源负电源; 2:反相输入端;3:同相输入端; 2)图-1UA741的内部电路 2:反相输入端 3:同相输入端; 2)图 UA741的内部电路反相输入端; 同相输入端 6:输出端; 1与5脚补偿调零端。 6:输出端 1与输出端; 补偿调零端。 0.恒流源偏置电路：恒流源偏置电路恒流源:R39k.Q11.Q12. 恒流源:R39k.Q11.Q12. 输入级:(Q8.Q9). 输入级:(Q8.Q9). 中间放大级:(Q12.Q13) 中间放大级:(Q12.Q13) . 1.差动 : 1.差动差动输入级 Q1.Q3，输出级: Q16. ：Q1.Q3 输出级输入级还可消除， Q2.Q4差动输入 Q5Q2.Q4差动输入。Q5差动输入。交越失真。交越失真。 Q7恒流源主动负载，具 Q7恒流源主动负载恒流源主动负载， 2.中间放大级： 2.中间放大级：中间放大级有高输入电阻及共模抑 Q15.Q19放大电路, 15.Q19放大电路放大电路, 制比。恒流主动负载. 制比。恒流主动负载. Q16.Q13恒流主动负载 Q16.Q13 C30p补偿稳定信号。 C30p补偿，稳定信号。补偿， 3.输出级： Q14.Q20采用互补推挽 Q14.Q20采用互补推挽输出， Q17过载保护过载保护, 输出， Q17过载保护, Q16又作：倍增器消 Q16又作Vbe倍增器消又作Vbe 4.运放调零在1.5脚接 4.运放调零运放调零： 1.5脚接除交越失真。除交越失真。电位器,消除失调误差. 电位器,消除失调误差.

《模拟电子线路实验》实验三集成运算放大器的线性应用

模拟电子线路实验实验三集成运算放大器的线性应用【实验名称】集成运算放大器的线性应用【实验目的】1.熟悉集成运算放大器的使用方法，进一步了解其主要特性参数意义；2.掌握由集成运算放大器构成的各种基本运算电路的调试和测试方法；3.了解运算放大器在实际应用时应考虑的一些问题。

【预习要点】1.复习课件中集成运放线性应用部分内容。

2.在由集成运放组成的各种运算电路中，为什么要进行调零？【实验仪器设备】【实验原理】集成运算放大器是一种高放大倍数、高输入阻抗、低输出阻抗的直接耦合多级放大电路，具有两个输入端和一个输出端，可对直流信号和交流信号进行放大。

外接负反馈电路后，运放工作在线性状态，其输出电压V o与输入电压V i的运算关系仅取决于外接反馈网络与输入端阻抗的连接方式，而与运算放大器本身无关。

改变反馈网络与输入端外接阻抗的形式和参数，即能对V i进行各种数字运算。

本实验采用的集成运放型号为HA17741，引脚排列如图3-1(a)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 的电位器并将滑动触头接到负电源端。

⑧脚为空脚。

（a ）（b ）图3-1为了补偿运放自身失调量的影响，提高运算精度，在运算前，应首先对运放进行调零，即保证输入为零时，输出也为零。

图3-1（b ）是调零电位器连接示意图，使用时必须正确使用引脚才能确保电路正常工作。

所谓调零并不是对独立运放进行调零，而是对运放的应用电路调零，即将运放应用电路输入端接地（使输入为零），调节调零电位器，使输出电压等于零。

如图3-2所示。

+-△+R 2v i2oR 1v i1+12V-12VR wR1542367+-△+R 2v i2oR 1v i1+12V-12VR wR1542367图3-2集成运算放大器按照输入方式可分为同相、反相、差动三种接法。

按照运算关系可分为比例、加法、减法、积分、微分等，利用输入方式与运算关系的组合，可接成各种运算电路。

运放的线性运用

R’
+ u0 -
运算放大器的线性应用
6、加法与减法运算电路（1）加法与减法运算电路（ ①反向加法器：输入信号均加入反向端平衡电阻R’=R1//R2//R3//Rf 若取R1=R2=R3=R，则
R’ ui3 ui2 ui1 R3 R2 R1 i2 i1 Δ ∞ + + i3 if Rf
u0
uo= −
0.1 ui(mV)
-10 线性区
运算放大器的线性应用
2、线性运放的分析特点设U+与U-为运放同相与反相端的电位，因为对于理想运放有Aod=∞，所以
UU+ RF
Δ A + uo
+
U+=U-（虚短）（虚短）
设I+与I-为同相与反相端的输入电流，因为对于理想运放有rid=∞，所以
ui1 uid ui2 + rid ro + uo -
运算放大器的线性应用
Rf
1、运放线性运用的条件：运放线性运用的条件：引入深度负反馈
+ ui -
R1
Af =
当 1 + AF
A 1 + AF
Δ ∞ + + R’
+ u0 -
1 = 1 时， Af ≈ AF F
A
uo(V) 10 -0.1 0
非线性区
因此，引入深度负反馈后，闭环增益与开环增益无关，而实际中F并不趋近于零，因此放大器可实现线性工作
Rf R
(ui1 + ui 2 +u i 3 )
运算放大器的线性应用
6、加法与减法运算电路（2）加法与减法运算电路（ ②同向加法器：

电工电子实验运算放大器的线性应用

同时用万用表测量Ui1和输出电压UO，应有UO = Ui1，否则，运放是坏的。（Ui1可在正、负5V范围内调整的直流电压）
+5V Ui1 -5V
5
1 同相比例放大器
v 1．基本原理图为同相比例放大器，若运算放大器是理想的，
则放大倍数为：
AU
UO Ui
1 Rf R1
输出电压为：
UO
AU
Ui
-2.56
2.56
2
-1V
0.1 V
1.44
1ms
0.1410
-0.141
14
-1
12
v 3.调测注意Biblioteka 项+5V ±0.2V -5V
A．运放使用的是±9V双电源，电压值应尽量对称，连接方法要正确。
B．Ui2用实验箱上电位器分压取得，调整为 +1V（或－1V），用万用表测量。
C．取信号发生器的正弦交流电压，调整 Ui1=0.1V（有效值，用毫伏表测量）。需注意核查和消除信号发生器输出中的直流偏移（直
Rf R1
输出电压为：
UO
AU
Ui
Rf R1
Ui
8
v 2．设计要求
放大倍数 AU=-10
v 3 ．输入电压
输入电压Ui=0.1V（有效值），频率为1KHz的交流电压
分别观测、记录输出电压的波形及电压值以及周期和相位关系。
9
3、反相加法器
一．基本原理
图是反相加法器，若运算放大器是理想的：
流偏移旋钮置零或信号发生器输出不平衡）。
D．用双踪示波器观察Ui1和UO（耦合方式为直流），无失真。画出输出波形（注意极性关系、
输出偏移关系、标注相关参数）。

运放的实验报告

运放的实验报告运放的实验报告引言：运放（Operational Amplifier，简称Op-Amp）是一种非常重要的电子元件，广泛应用于各种电路中。

本次实验旨在通过实际操作，深入了解运放的基本原理、特性以及应用。

实验一：运放的基本原理在本实验中，我们使用了一款常见的运放芯片LM741。

该芯片具有8个引脚，分别是正电源（Vcc+）、负电源（Vcc-）、非反馈输入端（-IN）、反馈输入端（+IN）、输出端（OUT）、空载补偿电容（NC1）、空载补偿电容（NC2）和空载补偿电阻（NC3）。

我们首先将运放芯片与其他电路元件连接，然后将信号输入到运放的非反馈输入端，观察输出端的电压变化。

实验二：运放的特性在这个实验中，我们研究了运放的特性，包括增益、输入电阻和输出电阻。

我们通过改变输入信号的幅度和频率，观察输出信号的变化，并记录下相应的数据。

实验结果表明，运放具有很高的增益，能够放大输入信号，同时具有很高的输入电阻和很低的输出电阻，能够有效地与其他电路元件进行连接。

实验三：运放的应用在这个实验中，我们探索了运放在不同电路中的应用。

首先，我们使用运放实现了一个简单的反相放大电路，将输入信号进行反相放大。

然后，我们使用运放实现了一个非反相放大电路，将输入信号进行非反相放大。

此外，我们还使用运放实现了一个比较器电路，通过比较输入信号与参考电压的大小，输出高电平或低电平。

这些实验结果表明，运放在电子电路中具有非常广泛的应用，能够满足不同的设计需求。

实验四：运放的限制在这个实验中，我们研究了运放的一些限制。

首先，我们发现运放具有一定的输入偏置电流和输入偏置电压，这会对输出信号产生一定的影响。

其次，我们发现运放在输出端具有一定的饱和电压，当输出信号超过这个饱和电压时，运放无法继续放大信号。

此外，运放还具有一定的带宽限制，当输入信号的频率超过运放的带宽时，输出信号将出现失真。

这些限制需要在实际设计中予以考虑，以确保电路的正常工作。

运放的线性应用实验原理

运放的线性应用实验原理概述本文档介绍了运放（Operational Amplifier，简称OP-AMP）的线性应用实验原理。

运放是一种非常常见的电子元件，常用于模拟电路和信号处理电路中。

本文将从基本概念入手，介绍运放的工作原理，并以实验为例，阐述运放的线性应用原理。

运放基本概念运放是一种差分放大器，具有高增益和高输入阻抗的特点。

它由多个晶体管和电阻元件构成，通常具有两个输入端（非反相输入端和反相输入端）、一个输出端以及两个电源端（正电源和负电源）。

运放的基本原理运放的工作原理基于反馈机制。

当运放输入端的差异电压趋近于0时，运放将输出一个电压，使得反馈电路输出的电压与输入信号相等。

运放具有以下几个基本参数：1.增益（Gain）：运放的输入信号与输出信号之间的比值。

增益可以是负值、正值、大于1或小于1的小数。

2.输入电阻（Input Impedance）：运放输入端对外电路的阻抗。

3.输出电阻（Output Impedance）：运放输出端对外电路的阻抗。

4.带宽（Bandwidth）：运放能处理的信号频率范围。

5.共模抑制比（Common-Mode Rejection Ratio，CMRR）：运放抑制共模信号的能力。

运放的线性应用运放具有很多线性应用，如放大器、滤波器、积分器、微分器等。

下面以放大器为例，介绍运放的线性应用原理。

放大器的基本原理放大器是运放最常见的应用之一。

它根据输入信号的大小，将其放大到一个更大的幅度，以便对信号进行进一步处理或放大。

放大器可以分为单端输入放大器和差分输入放大器。

单端输入放大器使用单个输入端，而差分输入放大器使用两个输入端。

单端放大器电路单端放大器通常由运放、若干个电阻和一个输入信号源组成。

输入信号通过电阻接入运放的非反相输入端，并通过运放的反相输入端与输出串联的电阻相连。

以下是一个常见的单端放大器电路示意图：•运放电源连接方式•输入端的电阻连接方式•输出端的电阻连接方式1. 运放电源连接方式：- 正电源连接到运放的正电源端- 负电源连接到运放的负电源端- 电源连接方式要根据实际电路要求确定2. 输入端的电阻连接方式：- 输入信号源接入非反相输入端的电阻- 与输入信号相位相同的电阻接入反相输入端3. 输出端的电阻连接方式：- 输出端接一个负载，如电阻或电容- 电阻值根据实际电路要求确定差分放大器电路差分放大器是一种常见的放大器电路，可以将两个输入信号进行放大。

运算放大器的线性应用

运算放大器的线性应用运算放大器组成的电路五花八门，令人眼花瞭乱，是模拟电路中学习的重点。

在分析它的工作原理时倘没有抓住核心，往往令人头大。

为此本人特搜罗天下运放电路之应用，来个―庖丁解牛‖，希望各位从事电路板维修的同行，看完后有所斩获。

遍观所有模拟电子技朮的书籍和课程，在介绍运算放大器电路的时候，无非是先给电路来个定性，比如这是一个同向放大器，然后去推导它的输出与输入的关系，然后得出Uo=(1+Rf)Ui，那是一个反向放大器，然后得出Uo=-Rf*Ui……最后同学往往得出这样一个印象：记住公式就可以了！如果我们将电路稍稍变换一下，他们就找不着北了！曾经试过至少100个以上的大专以上学历的电子专业应聘者应聘，结果能把给出的运算放大器电路分析得一点不错的没有超过10个人！其它专业毕业的更是可想而知了。

今天，芯片级维修教各位战无不胜的两招，这两招在所有运放电路的教材里都写得明白，就是―虚短‖和―虚断‖，不过要把它运用得出神入化，就要有较深厚的功底了。

虚短和虚断的概念由于运放的电压放大倍数很大，一般通用型运算放大器的开环电压放大倍数都在80 dB以上。

而运放的输出电压是有限的，一般在10 V～14 V。

因此运放的差模输入电压不足1 mV，两输入端近似等电位，相当于―短路‖。

开环电压放大倍数越大，两输入端的电位越接近相等。

―虚短‖是指在分析运算放大器处于线性状态时，可把两输入端视为等电位，这一特性称为虚假短路，简称虚短。

显然不能将两输入端真正短路。

由于运放的差模输入电阻很大，一般通用型运算放大器的输入电阻都在1MΩ以上。

因此流入运放输入端的电流往往不足1uA，远小于输入端外电路的电流。

故通常可把运放的两输入端视为开路，且输入电阻越大，两输入端越接近开路。

―虚断‖是指在分析运放处于线性状态时，可以把两输入端视为等效开路，这一特性称为虚假开路，简称虚断。

显然不能将两输入端真正断路。

在分析运放电路工作原理时，首先请各位暂时忘掉什么同向放大、反向放大，什么加法器、减法器，什么差动输入……暂时忘掉那些输入输出关系的公式……这些东东只会干扰你，让你更糊涂﹔也请各位暂时不要理会输入偏置电流、共模抑制比、失调电压等电路参数，这是设计者要考虑的事情。

(完整word版)《模电实验报告》集成运算放大器的基本运用

实验三集成运算放大器的基本运用班级:_计算机科学与技术五班姓名：学号: 520 日期：（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5-1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1o F R U U i R =-为了减少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21//F R R R =图5-1 反相比例运算电路图5-2 反相加法运算电路2）反相加法电路电路如图5—2所示，输出电压与输入电压之间的关系为01212()F F i i R R U U U RR=-+312////FR RR R =3)同相比例运算电路图5-3（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1(1)Fi R U U R=+ 21//FRR R =当1R →∞时，U U i =0，即得到如图5—3（b ）所示的电压跟随器。

图中21R 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，太大则影响跟随性.(a ）同比例运算电路（b ）电压跟随器图5—3 同相比例运算电路4)差动放大电路（减法器)对于图5-4所示的减法运算电路，当12R R =，3F R R =时，有如下关系)(1210U U RR U i i F -=图5-4 减法运算电路 5—5 积分运算电路tt2、同相比例运算电路1）按图5—3(a)连接实验电路。

实验步骤同内容1，将结果记入表5-2。

2）将图5—3（a ）中的1R 断开，得图5-3（b)电路重复内容1）。

表5-2 i U =0.5V f=100Hz1U （V ） 0U （V ）i U 波形0U 波形v Att实测值计算值3、反相加法运算电路1)按图5-2连接实验电路。

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。

实验三、运算放大器参数测量与基本应用

实验三、运算放大器参数测量及基本应用一、实验目的1．认识运算放大器的基本特性，通过仿真和测试了解运放基本参数，理解参数的物理含义，学会根据实际需求选择运放；2．掌握由运放构成的基本电路和分析方法；3．熟悉仿真软件Multisim的使用，掌握基于软件的电路设计和仿真分析方法；4．熟悉便携式虚拟仿真实验平台，掌握利用其进行实验的使用方法。

二、实验预习1. 复习运放的理想化条件，了解集成运算放大器的主要技术指标和含义；2. 复习运放应用的各种基本电路结构；3. 熟悉运放LM358L(因multisim元器件库中没有LM358L，所以仿真用LM358J来做，而实际电路用LM358L，它们DIP封装引脚排列是一样的)的性能参数及管脚布局，管脚布局如图3.1所示，并根据图3.2所示的内部原理图理解电路结构和工作原理。

图3.1 LM358L管脚LM358J为单片集成的双运放，采用DIP-8封装，INPUT1(-)为第一个运放的反相端输入，INPUT1(+)为同相端输入，OUTPUT1为输出，第二个运放命名原则相同。

Vcc为正电源输入端，V EE/GND可以接地，也可以接负电压。

双电源（±1.5-±16V）。

图3.2 LM358J内部原理图LM358L主要由输入差分对放大器、单端放大器、推挽输出级以及偏置电路构成。

三、实验设备便携式虚拟仿真实验平台（PocketLab、元器件）。

四、实验内容（一）仿真实验1. 运放基本参数仿真测量(用LM358J 代替LM358L) （1）电压传输特性根据图3.3所示电路，采用正负电源供电，运放反相端接地，同相端接直流电压源V 3，在-150μV~150μV 范围内扫描V 3电压，步进1μV ，得到运放输出电压（节点3）随输入电压V 3的变化曲线，即运放电压传输特性，根据仿真结果给出LM358J 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 vd 。

3.3集成运放线性应用

3.3 集成运算放大器的线性应用一、实验目的1．了解集成运算放大器的基本使用方法。

2．熟悉集成运算放大器的基本运算关系。

3．针对各种运算关系，设计电路，并对其进行测试和验证。

二、设计与仿真1．首先应熟悉EWB软件，并会用EWB软件对集成运算放大电路进行设计与仿真。

设计方法参见李忠波、袁宏等著《电子设计与仿真技术》第5.3节。

2．设计与仿真用3端或5端的运算放大器，将供电电源调节为±12V，如图3.3-1。

3．设计反向输入比例运算电路，如图3.3-2，并用电压表对结果进行仿真。

其他的运算电路自行设计。

图3.3-1 在参数菜单中将正负电源电压值改为±12V图3.3-2 反向输入比例运算电路的设计与仿真三、实验原理本实验采用的是LM324型模拟集成电路，它是TTL电路的一个典型产品，属于通用型集成运算放大器。

它是在同一块半导体基片上制作了四个完全相同的运放单元。

其外型和引脚参见李忠波主编《电子技术》第六章，在DMS综合实验箱上已对四个单元的输入、输出及正负电源做了明显标a) b)图3.3-3 反向输入运算电路注。

反向输入运算电路的实验原理图如图3.3-3所示；同相输入和差动输入运算电路的实验原理图如图3.3-4所示。

a) b) 图3.3-4 同相输入和差动输入运算电路四、实验仪器设备1． DMS 综合实验箱 2．数字万用表五、实验内容与步骤1．接好12±V 电源和地，信号源的“地”要与12±V 电源“地”短接。

2．反向输入比例运算按图3.3-3 a 接好电路，u i 在-1V ~ +1V 范围内（实验箱中自备）任意取值，测量输出电压u o ，把测出的电压值填入表3.3-1中，计算出闭环放大倍数A uf 并与理论值相比较。

表3.3-1 反向输入比例运算电路电压的测量值u i u o A uf实测理论3．反向输入求和运算按图3.3-3 b 接好电路，u i 1 和 u i 2 分别在-0.5V ~ +0.5V 范围内任意取值，测输出电压u o ，把测出的电压值填入表3.3-2中，计算出闭环放大倍数A uf 并与理论值相比较。

集成运放的线性应用实验报告

集成运放的线性应用实验报告实验目的，通过对集成运放的线性应用进行实验，加深对运放工作原理的理解，掌握运放的基本应用技巧，提高实验操作能力。

实验仪器与器件，集成运放、电阻、电容、示波器、信号发生器、直流电源等。

实验原理，集成运放是一种广泛应用于模拟电路中的集成电路元件，具有高输入阻抗、低输出阻抗、大增益等特点。

在线性应用中，运放可以作为信号放大器、滤波器、积分器、微分器等电路的核心部件，起到放大、滤波、积分、微分等作用。

实验步骤：1. 搭建基本的运放放大电路，连接示波器和信号发生器，调节信号发生器输出频率和幅值，观察输出波形，并记录实验数据。

2. 将电容接入运放反馈回路，搭建低通滤波器电路，调节信号频率，观察输出波形的变化，并记录实验数据。

3. 将电容和电阻接入运放反馈回路，搭建积分电路，输入方波信号，观察输出波形的变化，并记录实验数据。

4. 将电阻接入运放反馈回路，搭建微分电路，输入方波信号，观察输出波形的变化，并记录实验数据。

实验结果与分析：通过实验，我们观察到了运放放大电路、低通滤波器、积分电路、微分电路的输出波形特点，分析了不同电路对输入信号的处理方式。

在放大电路中，我们观察到了输入信号的放大效果，输出波形与输入波形的对应关系；在滤波器中，我们观察到了对不同频率信号的滤波效果，实现了对特定频率信号的抑制；在积分电路和微分电路中，我们观察到了对方波信号的积分和微分效果，输出波形的变化与输入波形的关系。

实验结论：通过本次实验，我们深入理解了集成运放在线性应用中的工作原理和特点，掌握了运放放大电路、滤波器、积分电路、微分电路等基本应用技巧，提高了实验操作能力。

同时，对运放的线性应用有了更深入的认识，为今后的电子电路设计和实际应用奠定了基础。

实验总结：集成运放作为模拟电路中的重要元件，在各种电子设备中得到了广泛应用。

通过本次实验，我们对运放的线性应用有了更深入的理解，对其在信号处理、滤波、积分、微分等方面的应用有了更清晰的认识。

实验三：集成运算放大器的线性应用研究指导书(2020)

实验三集成运算放大器线性应用的研究一、实验原理和目的集成运算放大器是一种具有高增益、直接耦合的多级放大电路，它一般有两个输入端（同相端和反相端）和一个输出端。

在实际应用当中，集成运放可以利用其线性区特性实现信号放大的作用。

同时，由于实际运放很接近理想运放。

所以，它也可以借助反馈结构，利用理想运放线性区“虚短”、“虚断”的特性，来实现很多不同的电路功能。

虚短：u+=u-；虚断：i+=i-=0本实验的目的是通过实验的方法测量指定电路的输入信号u+ 、u-和输出信号u o，并试分析两者间的关系，判断电路可以实现的功能。

同时，以实验结果对照理论分析，加深对集成运放特性的理解；为集成运放线性应用理论课程的学习打下良好的基础。

二、实验要求请同学们根据下列要求，在实验前完成预习任务和相关计算；在实验中完成相应参数的测量；实验结束后分析得出结论。

1. 实验预习：(1)实验前，通过视频回顾常用仪器的基本使用方法，重点复习信号发生器和示波器的使用。

(2)尝试根据“虚短”和“虚断”分析实验电路输入和输出信号的函数关系：u o=f（u+ 、u-）。

2. 实验内容及数据测量：2.1 实验内容一利用下面给出的实验电路，分析输入和输出信号的函数关系：u o=f（u I）。

(1)电路中同相输入端通过电阻接地。

利用信号发生器在反相输入端输入3组不同幅值、频率的正弦或方波信号。

建议信号大小设置在50mV至1V之间，取值应覆盖各数量级。

(2)用示波器观察输出波形，并记录各组输出信号的峰值，以及相位情况，填于表1之中。

(3)使用示波器的储存功能保存各组输出的波形图片文件。

内容u I u o u I和u o的相位关系项目第一组第二组第三组表12.2 实验内容二利用下面给出的实验电路，分析输入和输出信号的函数关系：u o=f（u I）。

(1)电路中同相输入端通过电阻接地。

利用信号发生器在反相输入端输入3组不同幅值、频率的正弦或方波信号。

建议信号大小设置在50mV至5V之间，取值应覆盖各数量级。

实验三运算放大器的基本应用

东南大学电工电子实验中心实验报告课程名称：电路与电子线路实验II第 3 次实验实验名称：运算放大器的基本应用院（系）：吴院专业：信息姓名：学号：实验室: 金智楼502 实验组别： 6同组人员：实验时间：2013年04月27 日评定成绩：审阅教师：实验一运算放大器的基本应用一、实验目的：1、熟练掌握反相比例、同相比例、加法、减法、积分、微分等电路的设计方法；2、熟练掌握运算放大电路的故障检查和排除方法，以及增益、幅频特性、传输特性曲线、带宽的测量方法；3、了解运算放大器的主要直流参数（输入失调电压、输入偏置电流、输入失调电流、温度漂移、共模抑制比，开环差模电压增益、差模输入电阻、输出电阻等）、交流参数（增益带宽积、转换速率等）和极限参数（最大差模输入电压、最大共模输入电压、最大输出电流、最大电源电压等）的基本概念；4、了解运放调零和相位补偿的基本概念；5、掌握利用运算放大器设计各种运算功能电路的方法及实验测量技能。

二、预习思考：1、查阅741运放的数据手册，自拟表格记录相关的直流参数、交流参数和极限参数，解释参数含义。

2、设计一个反相比例放大器，要求：|A V|=10，Ri>10KΩ，将设计过程记录在预习报告上；（1）仿真原理图（2）参数选择计算反馈电阻RF：一般为几十千欧至几百千欧，太大容易产生较大的噪声及漂移，故取100K，即为上图中R7。

输入电阻Ri：应远大于信号源vi的内阻，考虑|A V|=10=RF/Ri，那么取值为10K，即为上图中R8。

平衡电阻Rp：Rp=R1//RF ，即为上图中的R9与R10。

输出电阻Ro：Ro约为0。

（3）仿真结果取Vi为0.5V，1K的方波，利用示波器测出输入电压Vi与输出电压V o得到下图所示结果：可以看出示波器测得的结果为，A口输入的信号为输出端信号电压为9.938V，而B口输入的为输入端信号为1.000V，所以电压增益为|Av|=9.938近似等于10，同时，从图线可以看出红色方波与黄色方波相位相差180°，即为反向。