实验报告集成运算放大器的应用

姓名 王盼宝 班级 电气二班 学号 09S006119 台号 55 日期 节次 成绩 教师签字

实验二 集成运算放大器的应用

一、实验目的

1）掌握集成运算放大器的正确使用方法； 2）掌握常用单元电路的设计和调试方法；

3）掌握由单元电路组成简单电子系统的方法及调试技术。

二、实验仪器与设备

1）Agilent DSO5032A 型数字示波器 2）Agilent 33220A 型函数/任意信号发生器 3）Agilent U1252A 型数字万用表 4）DF1731SB3AD 三路直流稳压电源 5）EEL-69模拟/数字电子技术试验箱 6）“集成运算发大器应用”实验插板

7）μA741集成运算放大器，电位器，二极管，电阻，电容，导线

三、实验内容

1．设计加法电路 【要求】

设计一加法电路，满足关系式)2(3210U U U +-=。

1) 输入信号1U 、2U 都是频率1kHz 的正弦信号，幅度分别为mV U PP 1001=，

mV U PP 2002=，观测输出是否满足要求。

2) 输入信号1U 是频率为1kHz 、幅度为mV U PP 1001=的交流正弦信号，2U 是直流电压

(+0.5V)，观测输出是否满足设计要求。 【步骤】

1) 首先在Multisim 软件环境中搭建如图1所示加法运算电路，由要求可知通过反相比例电路可以实现式子中的加法关系，XFG1,XFG2分别为峰峰值为100mV 和200mV 的正弦信号。

电工电子实验中心实验报告

图1 使用运算放大器构成的加法电路

2）通过Multisim仿真可得到图2所示的波形，黄色波形为运算器输出，其结果与要求一致。

图2 加法运算电路仿真输出波形

3) 在实验室使用μA741集成运算放大器按照上述电路图搭建实际电路，得到如图3所示实验波形，其结果与理论分析一致。

图3 加法运算电路实验输出波形

4）将XFG2用0.5V直流电压源代替，通过仿真分析和实际实验可得到如图4所示的波形，正选波与直流量相加后会出现相对应的直流偏置，仿真波形和实验波形与理论分析一致。

图4 加法运算电路仿真输出波形

2．设计减法电路 【要求】

设计一减法电路，满足关系式2103U U U -=。

选择合适的幅度，使输出波形无失真，观测输出是否满足设计要求。 【步骤】

1) 首先在Multisim 软件环境中搭建如图5所示减法运算电路， XFG1,XFG2分别为峰峰值为200mV 和100mV 的正弦信号。

图5使用运算放大器构成的减法电路

2) 通过Multisim 仿真可得到图6所示的波形，黄色波形为运算器输出，绿色波形为XFG2输出，即峰峰值为100mV 的正弦信号，其结果与要求一致。

图6 减法运算电路仿真输出波形

3) 在实验室使用μA741集成运算放大器按照上述电路图搭建实际电路，得到如图7所示实

验波形，其结果与理论分析一致。

图7 减法运算电路实验输出波形

3．设计反相积分器 【要求】

设计一个反向积分器，积分时间常数为2ms 。

选择合适的幅度，使输出波形无失真，观测输出是否满足设计要求。

1) 输入信号为方波，频率为1kHz ，峰-峰值为V U PP 6=，观测输出信号的幅度，与理论值相比较。

2) 改变积分器的时间常数，使之增大或减小，观测输出信号的幅度的变化及失真情况，进一步掌握积分时间常数RC 对输出的影响。 【步骤】

1) 首先在Multisim 软件环境中搭建如图8所示积分运算电路， XFG1为峰峰值为6V ，频率为1 kHz 的方波信号。积分时间常数ms F k RC 21.020=⨯Ω==μτ。

图8 使用运算放大器构成的积分电路

2) 通过Multisim 仿真可得到图9所示的波形，黄色波形为运算器输出，绿色波形为XFG1输出，即频率为1kHz ，峰-峰值为V U PP 6 的方波信号，其结果与要求一致。

图9 积分运算电路仿真输出波形

3) 在实验室使用μA741集成运算放大器按照上述电路图搭建实际电路，得到如图10所示实验波形，其结果与理论分析一致。

图10 积分运算电路实验输出波形

4)通过改变电容和电阻的大小改变积分器的时间常数，可以观察到输出信号幅度发生改变

并出现失真，实验波形如图11所示。

图11 积分运算电路实验输出波形

4．设计反相微分器 【要求】

设计一个反相微分器，微分时间常数为1ms 。

1) 输入信号为方波，频率为1kHz ，峰-峰值为V U PP 2=，观测输出信号的幅度，与理论值相比较。若输出有震荡，对电路进行改进，直至震荡基本消除。

2) 改变输入信号的频率，使之增大或减小，观测输出信号幅度的变化及失真情况，进一步掌握当输入信号频率变化时微分器时间常数RC 对输出的影响。 【步骤】

1) 首先在Multisim 软件环境中搭建如图12所示微分运算电路， XFG1为峰峰值为2V ，频率为1 kHz 的方波信号。微分时间常数ms F k RC 11.010=⨯Ω==μτ。

图12 使用运算放大器构成的微分电路

2) 通过Multisim 仿真可得到图13所示的波形，黄色波形为运算器输出，绿色波形为XFG1输出，即频率为1kHz ，峰-峰值为V U PP 2=的方波信号，可以观察到输出存在很大的震荡。

图13 存在震荡的微分运算电路仿真输出波形

3) 在实验室使用μA741集成运算放大器按照上述电路图搭建实际电路，得到如图14所示实验波形，也可以观测到波形中震荡的存在。

图14 存在震荡的微分运算电路实验输出波形