实验一 集成运放线性应用实验2012
集成运算放放大器的线性应用实验ppt课件
集成运放的差模开环放大倍数AOd有： U0 = AOd(U+-U_)
其中AOd非常高 ∞ UO为有限值，所以(U+ - U-)
0
因而有： U+ - U-＝0 或 U+＝U-
“虚短”
“虚短”：运放的同相输入端和反相输入端的电位“无穷”接近 ，好象短路一样，但却不是真正的短路。
又因为： Rid Ui I I 则： II0
Rf 100K +V +12V
R1 10K Uo
R2 10K R3 10K
Rw 100K
-V -12V
图二
12
（2）反相比例放大器及反相器
反相比例放大器电路如图三所 示。在电路中,输入信号Ui经输入电 阻R1送到反相输入端,而同相输入端 通过电阻R2接“地”。反馈电阻Rf跨 接在输出端和反相输入端之间,形成 深度电压并联负反馈。其运算关系为 ：
2. 用交流毫伏表测量输入、输出电压的数值, 并与理论计算值比较。将结果填人表4中。
表4
名称 R1
R2
Rf Ui1(mv) Ui2(mv) Uo(mv) Uo(mv)(理论值)
减法器 10K 10K 100K
23
（六）积分器
当输入电压为Ui时，在 电阻R1产生输入电流将向电 容Cf充电；充电过程是输入 电流在电容上随时间的电荷 积累，而电容一端接在虚地 点，另一端是积分器的输出 因此，输出电压U0将反映输 入信号对时间的积分过程。
Uo=(Rf·Ui1/R1+Rf·Ui2/R2)
该式表明，输出电压为两
个输入电压Ui1和Ui2相加。
Ui1 R1 10K
Ui2 R2 20K
Ui3 R3 10K
集成运算放大器的应用实验报告
一、实验目的1. 了解集成运算放大器的基本特性和工作原理。
2. 掌握集成运算放大器的基本应用电路的设计与调试方法。
3. 熟悉集成运算放大器在实际电路中的应用，提高电子电路设计能力。
二、实验原理集成运算放大器（Op-Amp）是一种高增益、低输入阻抗、高输入电阻、低输出阻抗的直接耦合放大器。
它广泛应用于各种模拟信号处理和产生电路中。
本实验主要研究集成运算放大器的基本应用电路，包括反相比例放大电路、同相比例放大电路、加法运算电路、减法运算电路等。
三、实验仪器与设备1. 集成运算放大器：TL0822. 直流稳压电源：±15V3. 数字万用表4. 示波器5. 面包板6. 连接线7. 电阻、电容等元件四、实验内容1. 反相比例放大电路（1）电路连接：将集成运算放大器TL082的输入端分别连接到输入电阻R1和地，输出端连接到负载电阻R2，反馈电阻Rf与R1并联后连接到反相输入端。
（2）电路调试：将输入电压信号输入到电路中，使用示波器观察输出电压波形，调整R1和Rf的值，使输出电压与输入电压成反相关系。
（3）实验结果：当R1和Rf的值分别为1kΩ和10kΩ时，输出电压与输入电压成反相关系，放大倍数为-10。
2. 同相比例放大电路（1）电路连接：将集成运算放大器TL082的同相输入端连接到输入电阻R1，反相输入端连接到地，输出端连接到负载电阻R2，反馈电阻Rf与R1并联后连接到同相输入端。
（2）电路调试：将输入电压信号输入到电路中，使用示波器观察输出电压波形，调整R1和Rf的值，使输出电压与输入电压成正比关系。
（3）实验结果：当R1和Rf的值分别为1kΩ和10kΩ时，输出电压与输入电压成正比关系，放大倍数为10。
3. 加法运算电路（1）电路连接：将集成运算放大器TL082的反相输入端连接到地，同相输入端连接到两个输入电阻R1和R2，输出端连接到负载电阻R3，反馈电阻Rf与R1、R2并联后连接到同相输入端。
集成运算放大器线性应用的研究实验
集成运算放大器线性应用的研究实验一、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)请写出各实验的电路名称，对各个电路的进行理论分析计算，写出输入输出的关系式。
3．以下问题是前几届学生遇到的常见问题，请认真思考如果自己遇到这些问题，该如何解决呢？（1）实验室所用集成放大芯片741可用电源电压是多少伏呢？（±15V）（2）集成放大芯片741的饱和输出电压是多少伏？如果放大器输出端输出饱和输出电压意味着什么呢？三、实验内容：2.1 实验内容一根据下图所示电路，在实验台上搭建电路，并完成以下数据的测量。
(1)利用直流稳压电源在反相输入端输入+5V的直流信号，利用万能表测量输出电压，如果输出电压不是5V，请自行分析电路解决问题。
如果能够判断出芯片已损坏，请及时联系老师更换芯片。
(2)利用信号发生器在反相输入端输入2组不同幅值、频率的正弦信号，信号大小设置在100mV至5V之间，信号大小应覆盖mV及V两个数量级。
用示波器观察输出波形，并记录各组输出信号的峰值及相位情况，填于表1之中。
(3)同时拍摄一张测量的操作照片，再拍摄一张示波器的显示高清图，请将这两张照片附在表格后面。
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。
实验 集成运算放大器的线性应用及设计
实验四集成运算放大器的线性应用及设计一、实验目的1、掌握集成运算放大器的使用方法；2、集成运放构成反向比例﹑同向比例﹑反向加法﹑积分电路和微分电路。
3、通过运算电路的设计与实验，掌握设计方法，加深对集成运算电路各参数之间、输入输出间函数关系的理解。
二、实验设备1、µA741 1片2、YB43020双踪示波器 1台3、TH型实验箱 1台4、电阻、电容若干三、实验原理图4-1 uA741的管脚图集成运算放大器是一种线性集成电路，和其它半导体器件组成的电路一样，使用中需要进行一系列调整才能保证准确使用和正常工作。
为了正确使用集成运放，零偏是其中最基本的调整之一。
本实验采用的集成运放型号为uA741（或F007），引脚排列如图4-1.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KΩ的电位器并将滑动触头接到负电源端。
⑧脚为空脚。
图4-2 集成运放的调零电路为提高运算精度，在运算前，应首先对直流输出电位进行调零，即保证输入为零时，输出也为零。
当运放有外接调零端子时，可按组件要求接入调零电位器R W，调零时，将输入端接地，调零端接入电位器R W，用直流电压表测量输出电压Uo，细心调节R W，使Uo为零（即失调电压为零）。
对于uA741运放可按图3.2.2所示电路进行调零。
如果一个运放如不能调零，大致有如下原因：①组件正常，接线有错误。
②组件正常，但负反馈不够强（R F／R1太大），为此可将R F短路，观察是否能调零。
③组件正常，但由于它所允许的共模输入电压太低，可能出现自锁现象，因而不能调零。
为此可将电源断开后，再重新接通，如能恢复正常，则属于这种情况。
④组件正常，但电路有自激现象，应进行消振。
⑤组件内部损坏，应更换好的集成块。
四、实验内容1、用μA741设计实现下列各种运算功能的电路，并完成各实验并填写相应表格（1）Uo＝4Ui（2）Uo＝－2Ui（3）Uo＝－（Ui1＋Ui2）2﹑设计一个反相积分运算电路，将方波变换成三角波。
集成运算放大器的线性应用--实验篇
集成运算放大器的线性应用一、实验名称：集成运算放大器的线性应用二、实验任务及目的1.基本实验任务用运放设计运算电路。
2.扩展实验任务用运放构成振荡频率为500Hz的RC正弦波振荡器。
3.实验目的掌握运放线性应用电路的设计和测试方法三、实验原理及电路1.实验原理运算放大器的线性应用，即将运放接入深度负反馈时，在一定范围内输入输出满足线性关系。
2.实验电路图2.15.1U0=5U i1+U i2（R f=100k）电路（注意平衡电阻的取值！）图2.15.2U0=5U i2-U i1（R f=100k）电路（注意输入端电阻的匹配！）图2.15.3 ⎰+-=)10001.0(dt u u u i i o（C f =0.01μF ）电路图2.15.4 可调恒压源电路（注意电位器的额定功率！）图2.15.5 恒流源电路（注意负载电阻的取值！）图2.15.6 RC 正弦波振荡器四、实验仪器及器件1.实验仪器稳压电源1台，使用正常；数字万用表1台，使用正常；示波器1台，使用正常；函数信号发生器1台，使用正常。
2.实验器件DC信号源1个，使用正常；uA741运放2个，使用正常；1kΩ电阻1个，10kΩ电阻2个，15kΩ电阻1个，17kΩ电阻1个，20kΩ电阻2个，33kΩ电阻1个，51kΩ电阻1个，100kΩ电阻4个，0.01μF电容1个，10kΩ电位器1个，使用正常。
五、实验方案与步骤1.按照图2.15.1接好电路，将输入端接地（ui1=0，ui2=0），万用表监测输出电压，接通±15V电源后，调整调零电位器，尽量使U o接近零，若不为零，则需记录该失调电压的数值。
将DC信号源接通电源，万用表监测DC信号源输出，按照表格中要求的参数调整旋钮，测量输出电压。
2.按照图2.15.2接好电路，记录该失调电压，将DC信号源接通电源，按照表格中要求的参数调整旋钮，测量输出电压。
3.按照图2.15.3接好电路，调节函数信号发生器输出1kHz/4V的方波信号。
集成运放的线性运算电路实验报告
实验一 集成运放的线性运算电路实验报告一、实验目的1．掌握运放运算电路的测量分析方法。
2．巩固集成运放几种典型运算电路的用法，掌握电路元、器件选择技巧。
二、实验仪器与设备1．模拟电路实验箱：包括本实验所需元器件； 2．双踪示波器1台； 3．万用电表1台。
三、实验原理1．反相求和运算电路图1-1为典型的反相求和运算电路，输出U o 与输入U I 有如下关系U O =−(R F R 1U I1+R F R 2U I2+R FR 3U I3)若设R 1=R 2=R 3=R F ，上式可简化为U O =−(U I1+U I2+U I3)图1-1 反相求和运算电路2．差分比例运算电路图1-2为差分比例运算电路，输出U o 与输入U I 有如下关系U O =−R FR(U I1−U I ′) 电路的输入电阻为R i ≈2R图1-2 差分比例运算电路四、实验内容与步骤1．反相求和运算电路实验（1）按照图1-1连接电路；（2）调节实验箱上的可调电阻器，在0～1.5V范围内分别为U I1、U I2、U I3选择一组给定值；（3）测量输入电压U I1、U I2、U I3和输出电压U o，将测量结果填入下表中；2．差动比例运算电路实验（1）按图1-2连接电路电路，接通电源；（2）按下表在输入端加上直流电压，测量对应的输出电压，填入表中，并与计算值比四、预习要求1．复习第1单元有关内容；2．下载或绘制实验记录表；3．预习双踪示波器的使用方法五、实验报告要求1．填写实验表格；2．进行实验小结；3．上传实验报告。
集成运算放大器的应用实验报告
集成运算放大器的应用实验报告实验目的，通过本次实验，我们将学习集成运算放大器的基本原理和应用，掌握运算放大器的基本参数测量方法，了解运算放大器在电路中的应用。
实验仪器，集成运算放大器、示波器、信号发生器、直流稳压电源、电阻、电容、万用表等。
实验原理，运算放大器是一种高增益、差分输入、单端输出的电子放大器。
在实验中，我们将通过测量运算放大器的输入偏置电压、输入失调电压、输入失调电流、增益带宽积等参数，来了解运算放大器的基本性能。
实验步骤：1. 连接电路，按照实验指导书上的电路图，连接好运算放大器的电路。
2. 测量输入偏置电压，将输入端接地，测量输出端的电压，计算出输入偏置电压。
3. 测量输入失调电压和输入失调电流，将输入端接地，测量输出端的电压，再将输出端接地，测量输入端的电压和电流，计算出输入失调电压和输入失调电流。
4. 测量增益带宽积，通过改变输入信号的频率，测量输出信号的幅度，计算出增益带宽积。
5. 测量共模抑制比，通过改变输入信号的幅度，测量输出信号的幅度，计算出共模抑制比。
实验结果与分析：通过实验测量，我们得到了运算放大器的各项参数，分析结果如下：1. 输入偏置电压为0.5mV，说明运算放大器的输入端存在微小的偏置电压。
2. 输入失调电压为1mV，输入失调电流为10nA，说明运算放大器的输入端存在微小的失调电压和失调电流。
3. 增益带宽积为1MHz，说明运算放大器在1MHz以下的频率范围内具有较高的增益。
4. 共模抑制比为80dB，说明运算放大器具有较好的共模抑制能力。
结论：通过本次实验，我们对集成运算放大器的基本原理和应用有了更深入的了解，掌握了运算放大器的基本参数测量方法，并了解了运算放大器在电路中的应用。
同时，我们也了解到了运算放大器的一些性能指标，为今后的实际应用提供了参考依据。
总结：集成运算放大器是电子电路中常用的重要器件，具有高增益、差分输入、单端输出等特点，广泛应用于放大、滤波、积分、微分等电路中。
集成运放的线性应用实验报告
、实验目的1、掌握运放的线性工作区特点；2、理解运放主要参数的意义；3、掌握运放电路线性区分析测试方法；4、掌握运算放大电路设计方法；5、掌握半波整流电路分析设计方法；二、实验仪器1. 多功能函数发生器1 台2. 数字示波器1 台3. 数字万用表1 台4. 模拟电子技术实验训练箱1 台三、实验电路反向电压放大器电路电压跟随器电路加法器电路积分器电路半波整流器电路四、工作原理集成运放是高增益的直流放大器。
若在它的输出端和输入端之间加上反馈网络，则可以实现不同的电路功能。
例如，施加线性负反馈，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，可以实现对数、乘、除等模拟运算功能以及非线性变换功能；施加线性或非线性反馈，或将正、负两反馈结合，可以实现产生加法器电路积分器电路各种模拟信号的功能。
在使用集成运放时，要特别注意下列两个共性问题。
首先，在输出信号中含有直流分量的应用场合下，必须考虑“调零”问题。
第二，是相位补偿问题，不能让运算放大器产生自激现象，保证运放的稳定正常工作。
此外, 为了见效输入级偏置电流引起的误差，一般要求同相端和反相端到地直流电阻相等——保持输入端直流平衡。
五、实验内容与步骤1、电压跟随器按图电路接线，输入信号由同相端引入，测取Vi ，Vo，探究其关系。
2、反向电压放大器按图电路接线，输入信号由反向端引入，测取Vi 、Vo，探究其有什么关系。
3、加法器按如图电路接线。
加入输入信号。
然后分别给Vi1 、Vi2 两个电压值，并测Vi1 、Vi2 、Vo，分析其关系。
4、积分器按电路接线输入方波信号，f=100-1000Hz ，用示波器观察Vo，并记录之。
5、半波整流电路按图接线。
输入信号为正弦波，f=100-1000Hz, 用示波器观察Vo 的波形，并记录之六、实验数据整理分析1、电压跟随器按图电路接线，输入信号由同相端引入，测取Vi ，Vo，探究其关系。
根据测量所得数据可知，Vi 与Vo 之间的关系为Vi = Vo。
集成运放应用实验报告
一、实验目的1. 掌握集成运放的基本原理和特性。
2. 熟悉集成运放在各种线性应用电路中的设计方法。
3. 通过实验验证集成运放在实际电路中的应用效果。
4. 培养学生动手能力和分析问题的能力。
二、实验原理集成运放（Operational Amplifier，简称Op-Amp）是一种高增益、低漂移、高输入阻抗、低输出阻抗的直接耦合多级放大电路。
它具有多种线性应用，如比例、加法、减法、积分、微分等运算电路。
三、实验仪器与材料1. 集成运放芯片（如LM741、LM358等）2. 欧姆表3. 数字万用表4. 信号发生器5. 示波器6. 面包板7. 连接线四、实验内容与步骤1. 反相比例放大电路（1）搭建电路：将集成运放接入反相比例放大电路，其中输入电阻R1和反馈电阻Rf接入反相端，输出端接入负载电阻Rl。
（2）测试：使用信号发生器输出正弦波信号，调节输入信号幅度，观察输出波形，并测量输出电压和输入电压，计算放大倍数。
（3）分析：根据实验数据，分析放大电路的放大倍数与电阻的关系。
2. 同相比例放大电路（1）搭建电路：将集成运放接入同相比例放大电路，其中输入电阻R1和反馈电阻Rf接入同相端，输出端接入负载电阻Rl。
（2）测试：使用信号发生器输出正弦波信号，调节输入信号幅度，观察输出波形，并测量输出电压和输入电压，计算放大倍数。
（3）分析：根据实验数据，分析放大电路的放大倍数与电阻的关系。
3. 加法运算电路（1）搭建电路：将集成运放接入加法运算电路，其中两个输入电阻R1和R2接入同相端，第三个输入电阻R3接入反相端，输出端接入负载电阻Rl。
（2）测试：使用信号发生器输出两个正弦波信号，调节输入信号幅度，观察输出波形，并测量输出电压和输入电压，计算输出电压与输入电压的关系。
（3）分析：根据实验数据，分析加法运算电路的输出电压与输入电压的关系。
4. 积分运算电路（1）搭建电路：将集成运放接入积分运算电路，其中输入电阻R1和反馈电阻Rf接入反相端，输出端接入电容C。
集成运放及应用实验报告
一、实验目的1. 理解集成运算放大器（运放）的基本原理和特性。
2. 掌握集成运放的基本线性应用电路的设计方法。
3. 通过实验验证运放在实际电路中的应用效果。
4. 了解实验中可能出现的误差及分析方法。
二、实验原理集成运算放大器是一种高增益、低噪声、高输入阻抗、低输出阻抗的直接耦合多级放大电路。
它广泛应用于各种模拟信号处理和产生电路中。
本实验主要研究运放的基本线性应用电路，包括比例、加法、减法、积分、微分等运算电路。
三、实验仪器与器材1. 集成运放（如LM741）2. 模拟信号发生器3. 示波器4. 数字多用表5. 电阻、电容等电子元件6. 面包板四、实验内容1. 反相比例运算电路(1) 设计电路：根据实验要求，搭建一个反相比例运算电路，其中输入电阻R1和反馈电阻Rf的比值决定了放大倍数A。
(2) 实验步骤：a. 连接电路，确保无误。
b. 输入一定频率和幅值的正弦信号，观察输出波形。
c. 改变输入信号幅度，记录输出波形。
d. 计算放大倍数，并与理论值进行比较。
2. 同相比例运算电路(1) 设计电路：搭建一个同相比例运算电路，其中输入电阻R1和反馈电阻Rf 的比值决定了放大倍数A。
(2) 实验步骤：a. 连接电路，确保无误。
b. 输入一定频率和幅值的正弦信号，观察输出波形。
c. 改变输入信号幅度，记录输出波形。
d. 计算放大倍数，并与理论值进行比较。
3. 加法运算电路(1) 设计电路：搭建一个加法运算电路，实现两个输入信号的求和。
(2) 实验步骤：a. 连接电路，确保无误。
b. 输入两个不同频率和幅值的正弦信号，观察输出波形。
c. 改变输入信号幅度，记录输出波形。
d. 验证输出波形为两个输入信号的相加。
4. 减法运算电路(1) 设计电路：搭建一个减法运算电路，实现两个输入信号的相减。
(2) 实验步骤：a. 连接电路，确保无误。
b. 输入两个不同频率和幅值的正弦信号，观察输出波形。
c. 改变输入信号幅度，记录输出波形。
集成运算放大器的应用实验报告
集成运算放大器的应用实验报告集成运算放大器（Operational Amplifier，简称Op-Amp）是一种重要的电子器件，广泛应用于各个领域，包括电子通信、仪器仪表、控制系统等。
本文将介绍集成运算放大器的基本原理和应用实验报告。
一、集成运算放大器的基本原理集成运算放大器是一种高增益、差分输入、单端输出的电子放大器。
它由多个晶体管、电阻和电容器等器件组成，以实现放大、滤波、反相和非反相等功能。
集成运算放大器的输入阻抗高、输出阻抗低，具有较大的开环增益和较宽的频率响应范围。
集成运算放大器的基本原理是负反馈。
通过将输出信号与输入信号进行比较，并将差值放大反馈给输入端，从而实现对输入信号的放大和控制。
这种负反馈使得集成运算放大器具有稳定性、线性度高的特点。
二、集成运算放大器的应用实验报告为了深入了解集成运算放大器的应用，我们进行了一系列实验。
以下是其中几个实验的报告：实验一：非反相放大器我们首先搭建了一个非反相放大器电路。
该电路由一个集成运算放大器、两个电阻和一个输入信号源组成。
通过调节电阻的阻值，我们可以改变电路的放大倍数。
实验结果表明，当输入信号为正弦波时，输出信号也为正弦波，但幅值比输入信号大。
这验证了非反相放大器的放大功能。
实验二：反相放大器接下来，我们搭建了一个反相放大器电路。
该电路同样由一个集成运算放大器、两个电阻和一个输入信号源组成。
与非反相放大器不同的是，输入信号通过电阻接到集成运算放大器的反向输入端。
实验结果显示，输出信号与输入信号相比，幅值变大且相位相反。
这证明了反相放大器的放大和反相功能。
实验三：低通滤波器我们进一步设计了一个低通滤波器电路。
该电路由一个集成运算放大器、一个电容和一个电阻组成。
输入信号通过电容接到集成运算放大器的反向输入端，输出信号从集成运算放大器的输出端取出。
实验结果显示，该电路能够滤除高频信号，只保留低频信号。
这说明了低通滤波器的滤波功能。
实验四：积分器最后，我们设计了一个积分器电路。
实验集成运算放大器线性应用(1)
实验集成运算放大器线性应用(1)实验集成运算放大器（OP AMP）是电路设计中常用的基本元件。
在线性应用中，OP AMP可以用来构建各种信号处理电路，如放大、滤波、比较等。
本文将探讨OP AMP在线性应用中的常见用法及其实验方法。
一、非反馈放大器非反馈放大器是OP AMP最基本的应用之一。
通过将反馈电阻接地，输入电压作为差分放大器的一个输入，输出电压在理想情况下是等于放大倍数（增益）乘以输入电压的，即Vo = Av × Vi，其中Av为增益，Vi为输入电压。
在实验中，可通过将输入信号加到放大器的非反相输入端，再通过示波器观察输出信号大小变化，确定增益大小。
二、反相放大器反相放大器是一种常用的放大电路，可将输入信号反相放大输出。
该电路将反馈电阻连接到反相输入端，输入信号作为非反相输入端。
输出信号的大小为输入信号大小的负值与反馈电阻值之比，即 Vo = -(Rf/Rin) × Vi，其中Rf为反馈电路的电阻，Rin为输入电路的电阻。
在实验中，可依据电路电压计算公式计算增益大小，再将输入信号加到非反相输入端，通过示波器观察输出信号的大小变化，验证理论计算结果。
三、比较器OP AMP还可用来构成比较器电路，将输入信号与参考电压进行比较，输出高低电平。
在一个比较器电路中，将参考电压作为差分放大器的一个输入端，而输入电压接另一个输入端。
在理想情况下，当输入电压高于参考电压时，输出电压会变为高电平；当输入电压低于参考电压时，输出电压变为低电平。
在实验中，可选择不同的参考电压观察输出电平变化，验证比较器的作用。
四、滤波器滤波器是一种将特定频率的信号通过而将其他频率的信号滤除的电路。
低通滤波器将低于某个截止频率的信号通过，而将高于该频率的信号滤除；而高通滤波器则将高于某个截止频率的信号通过，而将低于该频率的信号滤除。
在实验中，可通过将适当的电容和电阻接入OP AMP反馈环路中，构建低通或高通滤波器电路，并通过示波器观察输入信号的变化，验证滤波器的有效性。
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。
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实验一 集成运算放大器的线性应用(4学时)一、 实验目的1．了解运算放大器的特性和基本运算电路的组成； 2． 掌握运算电路的参数计算和性能测试方法。
二、 实验仪器及器件 1．双踪示波器；2．直流稳压电源； 3．函数信号发生器；4．数字电路实验箱或实验电路板； 5．数字万用表；6．集成电路芯片uA741 2块、电容0.01uF2个、电阻10k 10个、20k 5个、30k 2个、50k 2个、100k 2个、5.1k 1个、3.3k 1个、680k 1个，10k 电位器3个。
三、 预习要求1．熟悉集成电路芯片uA741的引脚图及功能； 2．掌握集成运放的工作特点；3．掌握构各种运算电路的形式及工作原理。
四、实验原理（1）集成运放简介集成电路运算放大器（简称集成运放或运放）是一个集成的高增益直接耦合放大器，通过外接反馈网络可构成各种运算放大电路和其它应用电路。
集成运放uA741的电路符号及引脚图如图1所示。
图1 uA741电路符号及引脚图任何一个集成运放都有两个输入端，一个输出端以及正、负电源端，有的品种还有补偿端和调零端等。
（a ）电源端：通常由正、负双电源供电，典型电源电压为±15V 、 ±12V 等。
如：uA741的7脚和4脚。
（b ）输出端：只有一个输出端。
在输出端和地（正、负电源公共端）之间获得输出电压。
如：uA741的6脚。
最大输出电压受运放所接电源的电压大小限制，一般比电源电压低1～2V ；输出电压的正负也受电源极性的限制；在允许输出电流条件下，负载变化时输出电压几乎不变。
这表明集成运放的输出电阻很小，带负载能力较强。
（c ）输入端：分别为同相输入端和反相输入端。
如：uA741的3脚和2脚。
输入端有两个参数需要注意：最大差模输入电压V id max 和最大共模输入电压V ic max。
调零V -V +-V cc调零+V ccNCV O两输入端电位差称为“差模输入电压”V id ：id V V V +-=- 。
两输入端电位的平均值，称为“共模输入电压”V ic ：2ic V V V +-+=任何一个集成运放，允许承受的V id max 和V ic max 都有一定限制。
两输入端的输入电流 i + 和 i - 很小，通常小于1μA ，所以集成运放的输入电阻很大。
（2）理想集成运放的特点在各种应用电路中，集成运放可能工作在线性区或非线性区：一般情况下，当集成运放外接负反馈时，工作在线性区；当集成运放处于开环或外接正反馈时，工作在非线性区。
在分析各种应用电路时，往往认为集成运放是理想的，即具有以下的理想参数：输入电阻为无穷大、输出电阻为0、共模抑制比为无穷大及开环电压放大倍数为无穷大。
理想集成运放工作在线性区时的特点为：00V V i i +-+-=== ；、分别称为“虚短”和“虚断” 。
它们是分析理想集成运放线性应用电路的两个基本出发点。
当理想运放工作在非线性区时，“虚短”不再成立，但“虚断”仍然成立。
此时当;;o om o om V V V V V V V V +-+->=+<=-时，时，（3）集成运放的单电源供电问题在集成运放的部分应用电路中，出于某种需要，有时要求单电源供电。
双电源供电与单电源供电两者之间有何区别？当集成运放采取双电源供电时，输入、输出电压的电位参考点是正、负电源的公共端C ，如图2（a ）所示。
如果把负电源端作为电位参考点，并使C 点悬空，则电路成为图2（b ），这时的供电形式就变为单电源供电。
可见，双电源供电与单电源供电的实质是电位参考点的不同。
（a ） （b ）图2 单电源供电与双电源供电比较由于电位基准发生了变化，因此集成运放的允许工作条件也将相应改变。
为了说明方便，假设±12V 双电源供电时集成运放的共模输入电压范围为-10～7V 、输出电压范围为-11～＋11V 。
则当24V 单电源供电时，共模输入电压范围变为2～19V 、输出电压范围变为1～23V 。
鉴于这种情况，需要给集成运放的同相、反相输入端提供合适的直流偏置电压，使输入端的电位进入共模输入电压范围内。
从而保证集成运放的正常工作。
为了获得最大的动态范围，通常将同相、反相输入端电位设置为12C C V ，最简单的方法是通过两个等值电阻分压，一个单电源供电的反相交流放大电路如图3所示。
图3 单电源供电的反相交流放大电路静态时该电路的输出电压为12C C V 。
当输入交流正弦信号时，电路的交流电压放大倍数的表达式与双电源供电时的表达式相同。
（4）集成运放的主要参数集成运放的主要参数有：输入失调电压、输入失调电流、开环差模电压放大倍数、共模抑制比、输入电阻、输出电阻、增益－带宽积、转换速率和最大共模输入电压。
其中最重要的是增益－带宽积、转换速率和最大共模输入电压三个参数，在应用集成运放时应特别注意。
（5）反相比例运算电路电路如图4所示，图中R 2称为平衡电阻，取R 2＝R 1// R F 。
利用“虚短”和“虚断” 的特点可求得其闭环电压放大倍数为：1F vf R A R =-在上述电路中，外接电阻最好在1k ～100k 范围内选择，电压放大倍数限定在100内，以保证电压放大倍数的稳定性。
图4 反相比例运算电路（6）同相比例运算电路电路如图5所示，取R 2＝R 1// R F 。
利用“虚短”和“虚断” 的特点可求得其闭环电压放大倍数为：11F vf R A R =+上述电路中，集成运放的同相输入端和反相输入端电压均为输入电压，故同相比例运算电路的共模输入电压即为输入电压。
因此要求输入电压的大小不能超过集成运放的最大共模输入电压范围。
当取R 1为无穷大时，A vf 为1，此时称为“电压跟随器”，是同相比例运算电路的特例。
图5 同相比例运算电路（7）反相加法运算电路电路如图6所示，利用“虚短”和“虚断” 的特点可求得其闭环电压放大倍数为：1212()i i O F V V V R R R =-+图6 反相加法运算电路（8）同相加法运算电路电路如图7所示，取R// R F ＝R 1// R 2// R 3 。
利用叠加定理及“虚短”和“虚断” 的特点可求得其闭环电压放大倍数为：1212()i i O F V V V R R R =+图7 同相加法运算电路（9）减法运算电路电路如图8所示，取R 1＝R 2 =R ， R 3＝R F ，利用前面电路的结论可求得其输出端电压为：21()F O i i R V V V R=-此电路的外围元件在选择时有一定的要求，为了减少误差，所用元件必须对称。
除了要求电阻值严格匹配外，对运放要求有较高的共模抑制比，否则将会产生较大的运算误差。
图8 减法运算电路（10）积分运算电路电路如图9(a) 所示，其输出端电压为：011()tO i O t V V dt V t R C=-+⎰（a ） （b ）图9 积分运算电路实用的积分电路还需考虑非理想运放带来的问题，如：反相积分器在静态时，运放实际处于开环状态（电容不通直流），运放的失调和漂移可能造成输出饱和而无法再对输入信号积分。
因此在实用电路中，往往在电容上并联一个大电阻R F ，如图9(b) 所示，这样可以适当降低运放的开环增益，避免运放饱和。
但该电阻不能破坏原来的积分关系，为此容抗应该小于电阻R F ，即F R C<<ω1， 故被积分信号的频率应满足：CR f F π21>>。
五、基础实验内容及要求1. 反相比例运算电路 （1）直流反相比例放大按图4接好实验电路，取R 1＝5.1k ，R 2＝3.3k ，R F =10k ，根据表1要求输入直流信号，测量相应的输出电压及电压放大倍数，记录并分析实验结果。
表1改变R 2的阻值为10k ，通过实验测量电阻不平衡对实验结果的影响，说明阻值选3.3k 的理由。
（2）交流反相比例放大保持上述实验电路不变，根据表2要求输入不同的正弦交流信号，观察输出与输入信号之间的相位关系，测量相应的输出电压幅度及波形，记录并分析实验结果。
表2 表2. 反相加法运算电路按图6接好实验电路，取R 1＝R 2＝10k ，R F =100k ，R=10k ，根据表3要求同时加入两个输入信号，并将示波器输入方式置于“DC ”档。
用示波器测量相应的输出电压及输出波形，记录并分析实验结果。
表33. 减法运算电路按图8接好实验电路，取R 1＝R 2 ＝R ＝10k ， R 3＝R F ＝20k ，根据表4要求同时加入两个输入信号。
用万用表测量相应的输出电压，记录并分析实验结果。
表4六、扩展实验内容及要求1. 积分运算电路按图9（b）接好实验电路，取R2 ＝30k，R F＝680k，输入信号为周期0.5ms、峰－峰值2V的方波，根据表5要求测量输入、输出波形，定量画出输入、输出波形并分析实验结果。
表5上述实验中，如果去掉R F ，观察该电阻对实验结果的影响，并分析其原因。
2. 任选上述一个实验电路，将其改为单电源供电后完成规定实验内容。
3. 采用集成运放LM324和单电源供电，设计一音频放大与混合前置放大电路。
将幅度为10mV左右的音频信号和100mV左右的音乐信号进行混合实现卡拉OK功能。
画出设计框图和电路原理图，并用Proteus进行软件仿真和实际电路测试。
七、思考题1. 通过实验分析反相放大电路和同相放大电路的异同。
2. 在实验电路供电情况下中如何用万用表粗查集成运放的好坏？3. 实验发现，输出电压达到一定值后不再随R F的增大而增大，且输出交流波形限幅，试说明其原因。