厦门大学电子技术实验八集成运算放大器的运用运算器

实

验

报

告

实验名称：实验八集成运算放大器的运用——运算器系别：班号：实验组别：实验者姓名：

学号：

实验日期：

实验报告完成日期：

指导教师意见：

目录

二、实验原理 (3)

三、实验仪器 (6)

四、实验内容及数据 (6)

1. 反相放大器 (6)

2. 同相放大器 (8)

3. 加法器 (10)

4. 减法器 (11)

5. 积分器 (13)

五、实验总结 (14)

一、实验目的

1. 熟悉集成运算放大器的性能和使用方法

2. 掌握集成运放构成基本的模拟信号运算电路

二、实验原理

集成运算放大器是一种高增益、高输入阻抗、低输出阻抗的直流放大器。若外加反馈网络，便可实现各种不同的电路功能。例如，施加线性负反馈网络，可以实现放大功能，以及加、减、微分、积分等模拟运算功能；施加非线性负反馈网络，可以实现乘、除、对数等模拟运算功能以及其他非线性变换功能。本实验采用TL082型集成运算放大器，其管脚如图1所示。注意：在使用过程中，正、负电源不能接反，输出端不能碰电源，接错将会烧坏集成运算放大器。

1、反相放大器：

在理想的条件下，反相放大器的闭环电压增益为：

1

R R

V V A F i O VF -==

由上式可知：闭环电压增益的大小完全取决于电阻的比值R F /R 1。电阻值的误差，将是测量误差的主要来源。

当取R F = R 1，则放大器的输出电压等于输入电压的负值，即：

i i F

O V V R R V -=-

=1

。此时反相放大器起反向跟随器的作用。 2、同相放大器：

在理想条件下，铜线放大器的闭环电压增益为：

1

1R R V V A F i O VF +==

3、电压跟随器：

电路如图4所示，它是在同相放大器的基础上，当R1→∞时，Avf →1，同相放大器就转变为电压跟随器。它是百分之百电压串联负反馈电路，具有输入阻抗高、输入阻抗低、电压增益接近1的特点。

图4中，由于反相端与输出端直接相连，当输入电压超过共模输入电压允许值时，则会发生严重的堵塞现象，为了避免发生这种现象，通常采用图5所示的电压跟随器改进电路。并令R2=R1||Rf=9.1K Ω。

3、反相加法器：

在理想条件下，输出电压为：⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛

+-=2211i F i F O V R R

V R R V ，当R 1=R 2时，上式简化为：)(211

i i F

O V V R R V +-

=。 4、减法器：

在理想条件下，若R 1=R 2，R F =R 3时，输出电压为：)(121

i i F

O V V R R V -=

若R F =R 1,，则V O =V I2-V I1，故此电路又称模拟减法器。 5、积分器：

输入（待积分）信号加到反相输入端，在理想情况下，如果电容两端的初始电压为零，则输出电压为：⎰-=2

)(1)

(V 1T

O t i t O dt C

R V 当V i(t)是幅值为E i 的阶跃电压时，t E C

R V i t O 1)(1

-= 此时，输出电压V O(t)随时间线性下降。

当V i(t)时峰值振幅为V iP 的矩形波时，V O(t)的波形为三角波。如图8(b)所示，根据上式，输出电压的峰峰值为：2

1T C R V V ip

P OP ⋅⋅-

=-

在实际实验电路中，通常在积分电容C的两端并接反馈电阻RF，其作用是引入直流负反馈，目的是减小运放输出直流漂移。但是RF 的存在对积分器的线性关系有影响，因此，RF不宜取太小，一般取100KΩ为宜。

三、实验仪器

1. 示波器一台

2. 函数发生器一台

3. 数字万用表一台

4. 电子学实验箱一台

5. 交流毫伏表一台

四、实验内容及数据

1. 反相放大器：

（1）按图2搭接电路，先测量R F=101.60KΩ，R1=9.87KΩ，计算得A VF= -10.29

（2）输入直流信号电压V I1（实验箱），用数字电压表DCV档分

别测量V I 和V O 记入表1，并计算电压放大倍数A VF

（3）将输入信号改为频率1kHz 的正弦波，当V ip-p =1.5V 时，用双踪示波器同时定量观察V I 和V O ，在同一时间坐标上画出输入输出波形。在测量过程中，输出端不应有削波失真或自激干扰现象，并计算A VF

表一 反相放大器测量表

放大倍数测量值与理论值之间的相对误差：

%

0.2%10029

.1010.29

-5.10-%

5.0%10029.10-29

.1034.10--=⨯==

=⨯+==理理测交流理理测直流Av Av Av E Av Av Av E

图9 实验中观察到的波形

2. 同相放大器：

（1）按图3搭接电路，测量R F=101.60KΩ，R1=9.87KΩ，计算A VF=11.29

（2）输入直流信号电压V I1（实验箱），用数字电压表DCV档分别测量V I和V O记入表中，并计算电压放大倍数A VF

（3）将输入信号改为频率1kHz的正弦波，当V ip-p=1.5V时，用