集成电路运算放大器实验教案

集成电路运算放大器实验教案

0. 前言

集成电路运算放大器（Operational Amplifier，简称Op Amp）是一种非常重要的电子元器件，由于其方便的使用和高性能，成为学习电子技术的必备件之一。在工程实践中，Op Amp被广泛应用于斯密特触发器、积分与微分电路、滤波器等电路中，因此掌握Op Amp的基础知识和实验技能对于电子信息专业的学生非常重要。

本次实验的目的是帮助学生掌握Op Amp的基本操作，理解阻容耦合放大器、反相放大器、非反相放大器、比例放大器和积分放大器等Op Amp的基础电路，并通过实际的电路组装和测试来加深对Op Amp的理解和应用。

1.实验名称

集成电路运算放大器实验教案

2.实验目的

(1) 了解Op Amp的原理与基本电路。

(2) 掌握Op Amp放大电路的组装方法。

(3) 掌握Op Amp放大电路的测试与分析方法。

(4) 提高学生实验操作能力和实践能力。

3.实验器材

（1）直流电源（5V、+12V、-12V）

（2）信号发生器（正弦波、矩形波、三角波）

（3）万用表

（4）面包板及连线

（5）集成电路运算放大器（OP27、LM741、TL081等）

（6）小型陶瓷电容（0.1μF、0.22μF等）

（7）小型金属膜电阻（1kΩ、10kΩ等）

4.实验步骤

(1) 实验前准备：

将面包板上的信号发生器、万用表、电源及Op Amp等器件连通，保证电源正极与电源标记对应，信号输入口与信号发生器对应，输出端口与万用表对应，Op Amp的正负电源和信号输入和输出对应。

(2) 阻容耦合放大器：

阻容耦合放大器是指由Op Amp和若干个电阻、电容组成的电路。将Op Amp的正电源连接到+12V，负电源连接到-12V，电容C1连接到Op Amp的负输入端，C2连接到Op Amp的输出端，R1连接到Op Amp的正输入端和电源的+12V端，R2连接到Op Amp的正输入端和C1的另一端。分别通过正弦波和矩形波输入信号，观察输出信号。

(3) 反相放大器：

反相放大器是指由Op Amp和若干个电阻组成的电路。将Op Amp的正电源连接到+12V，负电源连接到-12V，输入信号通过R1接入Op Amp的负输入端，R2连接到Op Amp的输出端和负输入端。分别通过正弦波和矩形波输入信号，观察输出信号。

(4) 非反相放大器：

非反相放大器是指由Op Amp和若干个电阻组成的电路。将Op Amp的正电源连接到+12V，负电源连接到-12V，输入信号通过R1接入Op Amp的正输入端，R2连接到Op Amp的输出端和正输入端。分别通过正弦波和矩形波输入信号，观察输出信号。

(5) 比例放大器：

比例放大器是指由Op Amp和若干个电阻组成的电路。将Op Amp的正电源连接到+12V，负电源连接到-12V，输入信号通过R1接入Op Amp的正输入端，R2连接到Op Amp的输出端和负输入端。输入信号还通过一个电阻R3接入地，通过改变R1、R2、R3的值来实现放大倍数的变化。分别通过正弦波和矩形波输入信号，观察输出信号和放大倍数的变化。

(6) 积分放大器：

积分放大器是指由Op Amp和若干个电容、电阻组成的电路。输入信号通过一个电容C1接入Op Amp的负输入端，C2与R2串联连接到Op Amp的输出端和负输入端。分别通过三角波和矩形波输入信号，观察输出信号的积分变化情况。

5.实验注意事项

(1) 实验时务必仔细阅读每一个电路的原理，确保每一个器件的位置和连接正确。

(2) 实验中注意电路连接的稳定性，不要有虚接或短路的情况发生。

(3) 万用表测量电压和电流时，应先将正负极连接好，确保读数的准确度。

(4) 电源的电压不能过高或过低，以免对Op Amp带来不良影响。

(5) 电容、电阻等器件连接时，注意阻抗的要素。

6.实验结果与分析

通过实验，可以得出以下结论：

(1) 阻容耦合放大器可以实现放大电路的幅值，但也会导致相位延迟。

(2) 反向放大器可以将输入信号幅值反向放大，增大电路幅值。

(3) 非反相放大器同样可以实现放大电路的幅值，但能保留原信号的相位信息。

(4) 比例放大器能够改变电路的放大倍数，而并不影响原始信号的相位。

(5) 积分放器可以实现对信号进行积分处理，但可能产生稳定性问题。

学生可以通过实验结果和电路中的理论知识进行分析和探讨，深化对电子信息技术的理解和应用。

7.实验总结

本次实验是基于Op Amp的关键实验，是理论与实践相结合的学习方式，能充分挖掘学生的动手操作和实践能力，有利于巩固电子信息技术的基础知识，并引导学生深入探讨Op Amp 的实际应用。

同时，通过本次实验，学生在实际操作中不仅学会了基本的考虑和防范操作错误的方法，而且深化了对于电路原理、实际应用的理解，有助于学生提升应用技能和科学精神，培养其动手实践、调试解决问题的能力，让学生更加全面的掌握电子技术领域的相关知识和方法。