集成运算放大器应用实验报告
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实Fra Baidu bibliotek 7
集成运算放大器应用
实验 7.1
反相比例放大器
一、实验目的
1．测量反相比例运算放大器的电压增益，并比较测量值与计算值。 2．测定反响比例放大器输出与输入电压波形之间的相位差。 3．根据运放的输入失调电压计算直流输出失调电压，并比较测量值与计算值。 4．测定不同电平的输入信号对直流输出失调电压的影响。
Vop / Vof =4.999
5．反馈电阻 R f 的变化对放大器的闭环电压增益有何影响？ Rf 减小，电压增益减小 6．步骤 5 中峰值输出电压占步骤 8 直流输出失调电压计算值的百分之几？为什么在步 骤 5 中直流输出失调电压出现零值？ Vop / Vof =999.8mV/10mV=99.98 峰值输入电压相对直流 输入失调电压足够大 7．为了使运放的直流输出失调电压小到可以忽省略不计，峰值输入电压相对直流输入 失调电压要有多大 100
9．根据电路元件值，用 V1 和 V2 计算输出电压 V0。V0=-V1=-1V
五、思考与分析
1．在步骤 1 中电流 I1,I2,I 及 If 的测量值与计算值比较，情况如何？ 完全一样 2．在步骤 1 中输出电压 V0 的测量值与计算值比较，情况如何？为什么 V0 为负值？ 完全一样，运放接入的是负极 3．在步骤 1，3 中，输出电压与输入电压之间有何关系？ 输出是所有输入电压和的相反数 4．在步骤 5 中，输入电压与输出电压之间有何关系？ 输出是所有输入电压和的相反数 5．在步骤 7 中，输入电压与输出电压之间有何关系? 输出是所有输入电压和的相反数 6．在步骤 8 中，输入电压与输出电压之间有何关系？ 输出是所有输入电压和的相反数
二、实验器材
LM 741 运算放大器 信号发生器 示波器 电阻：1kΩ 2 个，10kΩ 1 个，100kΩ 1个 1台 1台 2个
三、实验准备
根据示波器测量的峰值输出电压 Vop 和峰值输入电压 Vip，可求出反相比例运算放大器 的闭环电压增益
Av
Vop Vip
Rf R1
对于图 7-1 所示的电路，闭环增益还可通过元件值求出
4.根据运放的输入失调电压 Vif 和电压增益 Av，计算反相比例运放的直流输出失调电压
Vof 。 Vof Vif Av 得输入失调电压 Vof 为 100mV
5.将反馈电阻 R f 由 100kΩ 改为 10kΩ ，信号发生器的幅值改为 100mV,示波器 A 通道输 入改为 100mV/Div，B 通道输入改为 500mV/Div。单击仿真开关运行动态分析，记录峰值输 入电压 Vip ，峰值输出电压 Vop 及电流输出失调电压 Vof 。
实验 7.2
加法电路
一、实验目的
1．学习运放加法电路的工作原理。 2．分析直流输入加法器。 3．分析交直流输入加法器。 4．分析交流输入加法器。
二、实验器材 三、实验准备
在图 7-2 所示的加法电路中， 运放的反相输入端为虚地。 因此， 输入电流 I 1
由基尔霍夫电流定律，总电流为 I I 1 I 2 因为运放的输入电阻很大，所以反馈电流 I f I I 1 I 2
Av
式中， R f 为反馈电阻， R1 为运放的反相输入端电阻。 放大器的输出失调电压 Vof 等于运放的输入失调电压乘以放大器的电压增益，即
Vof Vif Av
四、实验步骤
1.在 EWB 平台上建立如图 7-1 所示的实验电路，仪器按图设置。单击仿真开关运行动态 分析，记录输入峰值电压 Vip 和输出峰值电压 Vop ，并记录直流输出失调电压 Vof 及输出与输 入正弦电压波形之间的相位差。
8.根据运放的输入便宜电压 Vif 及电压增益 Av，计算直流输出失调电压 Vof 。
Vof Vif Av 得 Vif =10mV
五、思考与分析
1．步骤 3 中电压增益的计算值与步骤 1，2 中的测量值比较，情况如何？ 基本一样 2．输出与输入正弦电压波形之间的相位差怎样？ 差 180 度 3．步骤 1 中直流输出失调电压的测量值与步骤 4 中的计算值比较，情况如何？ 基本一样 4．步骤 1 中峰值输出电压占直流输出失调电压的百分之几？
I1=1mA I2=0.6mA I=1.6mA If=1.6mA V1=5V V2=3V V0=-8V 2．根据电路元件值，计算 I 1 , I 2 , I 及 I f 。 I1=V1/R3=1mA I2=V2/R4=0.6mA I=I1+I2=1.6mA If=I=1.6mA 3．根据步骤 2 的电流计算值，计算输出电压 V0。另外，用 V1 和 V2 计算 V0。 V0=-IfRf=-8V V0=-(V1+V2)=-8V 4．在 EWB 平台上建立如图 7-3 所示的实验电路，仪器按图设置。单击仿真开关运行动 态分析。在坐标纸上画出输入及输出波形，并记录直流输出偏移电压。
Vip =5mV Vop =499.9mV Vof =499.9-399.9=100mV Q=180.
2.根据步骤 1 的电压测量值，计算放大器的闭环电压增益 Av。
Av
Vop Vip
=99.98
3.根据电路元件值，计算反相比例运算放大器的闭环电压增益。
Av
Rf R1
=-100/1=-100
V1 R1
由于运放反相输入端虚地，因此加法器的输出电压 Vo 为反馈电阻 Rf 两端电压的负值， 即 对于图 7-3 和图 7-4 所示的电路，输出电压为
四、实验步骤
1．在 EWB 平台上建立如图 7-2 所示的实验电路，万用表按图设置。单击仿真开关运行 电路分析。记录 I1 , I 2 , I , I f ,V1 ,V2 及 V0 。
Vof=1mV 5．根据电路元件值，用 V1 和 V2 计算 V0。V0=-(V1+V2)=-2V 6．将电阻 R2 改为 2.5kΩ ，再次单击仿真开关运行动态分析。在下面的坐标上画出输入 和输出波形，并记录直流输出偏移电压。
Vof=2V 7．根据电路元件值，用 V1 和 V2 计算输出电压 V0。V0=-(V1+V2)=-2V 8. 在 EWB 平台上建立如图 7-4 所示的实验电路，仪器按图设置。单击仿真电源开关运 行动态分析。 在下面的坐标上画出输入和输出波形， 并在曲线图中表明输入及输出峰值电压。
输入电压 Vip =100mV，峰值输出电压 Vop =999.8mV 及电流输出失调电压 Vof =10mV 6.根据步骤 5 的测量值，重新计算放大器的闭环电压增益 Av。
Av
Vop Vip
=9.998
7.根据电路元件值，重新计算放大器的不闭环电压增益 Av。
Av
Rf R1
=-10
集成运算放大器应用
实验 7.1
反相比例放大器
一、实验目的
1．测量反相比例运算放大器的电压增益，并比较测量值与计算值。 2．测定反响比例放大器输出与输入电压波形之间的相位差。 3．根据运放的输入失调电压计算直流输出失调电压，并比较测量值与计算值。 4．测定不同电平的输入信号对直流输出失调电压的影响。
Vop / Vof =4.999
5．反馈电阻 R f 的变化对放大器的闭环电压增益有何影响？ Rf 减小，电压增益减小 6．步骤 5 中峰值输出电压占步骤 8 直流输出失调电压计算值的百分之几？为什么在步 骤 5 中直流输出失调电压出现零值？ Vop / Vof =999.8mV/10mV=99.98 峰值输入电压相对直流 输入失调电压足够大 7．为了使运放的直流输出失调电压小到可以忽省略不计，峰值输入电压相对直流输入 失调电压要有多大 100
9．根据电路元件值，用 V1 和 V2 计算输出电压 V0。V0=-V1=-1V
五、思考与分析
1．在步骤 1 中电流 I1,I2,I 及 If 的测量值与计算值比较，情况如何？ 完全一样 2．在步骤 1 中输出电压 V0 的测量值与计算值比较，情况如何？为什么 V0 为负值？ 完全一样，运放接入的是负极 3．在步骤 1，3 中，输出电压与输入电压之间有何关系？ 输出是所有输入电压和的相反数 4．在步骤 5 中，输入电压与输出电压之间有何关系？ 输出是所有输入电压和的相反数 5．在步骤 7 中，输入电压与输出电压之间有何关系? 输出是所有输入电压和的相反数 6．在步骤 8 中，输入电压与输出电压之间有何关系？ 输出是所有输入电压和的相反数
二、实验器材
LM 741 运算放大器 信号发生器 示波器 电阻：1kΩ 2 个，10kΩ 1 个，100kΩ 1个 1台 1台 2个
三、实验准备
根据示波器测量的峰值输出电压 Vop 和峰值输入电压 Vip，可求出反相比例运算放大器 的闭环电压增益
Av
Vop Vip
Rf R1
对于图 7-1 所示的电路，闭环增益还可通过元件值求出
4.根据运放的输入失调电压 Vif 和电压增益 Av，计算反相比例运放的直流输出失调电压
Vof 。 Vof Vif Av 得输入失调电压 Vof 为 100mV
5.将反馈电阻 R f 由 100kΩ 改为 10kΩ ，信号发生器的幅值改为 100mV,示波器 A 通道输 入改为 100mV/Div，B 通道输入改为 500mV/Div。单击仿真开关运行动态分析，记录峰值输 入电压 Vip ，峰值输出电压 Vop 及电流输出失调电压 Vof 。
实验 7.2
加法电路
一、实验目的
1．学习运放加法电路的工作原理。 2．分析直流输入加法器。 3．分析交直流输入加法器。 4．分析交流输入加法器。
二、实验器材 三、实验准备
在图 7-2 所示的加法电路中， 运放的反相输入端为虚地。 因此， 输入电流 I 1
由基尔霍夫电流定律，总电流为 I I 1 I 2 因为运放的输入电阻很大，所以反馈电流 I f I I 1 I 2
Av
式中， R f 为反馈电阻， R1 为运放的反相输入端电阻。 放大器的输出失调电压 Vof 等于运放的输入失调电压乘以放大器的电压增益，即
Vof Vif Av
四、实验步骤
1.在 EWB 平台上建立如图 7-1 所示的实验电路，仪器按图设置。单击仿真开关运行动态 分析，记录输入峰值电压 Vip 和输出峰值电压 Vop ，并记录直流输出失调电压 Vof 及输出与输 入正弦电压波形之间的相位差。
8.根据运放的输入便宜电压 Vif 及电压增益 Av，计算直流输出失调电压 Vof 。
Vof Vif Av 得 Vif =10mV
五、思考与分析
1．步骤 3 中电压增益的计算值与步骤 1，2 中的测量值比较，情况如何？ 基本一样 2．输出与输入正弦电压波形之间的相位差怎样？ 差 180 度 3．步骤 1 中直流输出失调电压的测量值与步骤 4 中的计算值比较，情况如何？ 基本一样 4．步骤 1 中峰值输出电压占直流输出失调电压的百分之几？
I1=1mA I2=0.6mA I=1.6mA If=1.6mA V1=5V V2=3V V0=-8V 2．根据电路元件值，计算 I 1 , I 2 , I 及 I f 。 I1=V1/R3=1mA I2=V2/R4=0.6mA I=I1+I2=1.6mA If=I=1.6mA 3．根据步骤 2 的电流计算值，计算输出电压 V0。另外，用 V1 和 V2 计算 V0。 V0=-IfRf=-8V V0=-(V1+V2)=-8V 4．在 EWB 平台上建立如图 7-3 所示的实验电路，仪器按图设置。单击仿真开关运行动 态分析。在坐标纸上画出输入及输出波形，并记录直流输出偏移电压。
Vip =5mV Vop =499.9mV Vof =499.9-399.9=100mV Q=180.
2.根据步骤 1 的电压测量值，计算放大器的闭环电压增益 Av。
Av
Vop Vip
=99.98
3.根据电路元件值，计算反相比例运算放大器的闭环电压增益。
Av
Rf R1
=-100/1=-100
V1 R1
由于运放反相输入端虚地，因此加法器的输出电压 Vo 为反馈电阻 Rf 两端电压的负值， 即 对于图 7-3 和图 7-4 所示的电路，输出电压为
四、实验步骤
1．在 EWB 平台上建立如图 7-2 所示的实验电路，万用表按图设置。单击仿真开关运行 电路分析。记录 I1 , I 2 , I , I f ,V1 ,V2 及 V0 。
Vof=1mV 5．根据电路元件值，用 V1 和 V2 计算 V0。V0=-(V1+V2)=-2V 6．将电阻 R2 改为 2.5kΩ ，再次单击仿真开关运行动态分析。在下面的坐标上画出输入 和输出波形，并记录直流输出偏移电压。
Vof=2V 7．根据电路元件值，用 V1 和 V2 计算输出电压 V0。V0=-(V1+V2)=-2V 8. 在 EWB 平台上建立如图 7-4 所示的实验电路，仪器按图设置。单击仿真电源开关运 行动态分析。 在下面的坐标上画出输入和输出波形， 并在曲线图中表明输入及输出峰值电压。
输入电压 Vip =100mV，峰值输出电压 Vop =999.8mV 及电流输出失调电压 Vof =10mV 6.根据步骤 5 的测量值，重新计算放大器的闭环电压增益 Av。
Av
Vop Vip
=9.998
7.根据电路元件值，重新计算放大器的不闭环电压增益 Av。
Av
Rf R1
=-10