模拟运算电路
实验三模拟运算电路
实验三模拟运算电路实验三集成运算放大器的基本应用(D模拟运算电路一、实验目的1(研究ill集成运算放大器组成的比例、加法、减法和积分等基本运算电路的功能。
2( 了解运算放大器在实际应用时应考虑的一些问题。
二、实验原理集成运算放大器是一种具有高电压放大倍数的直接耦合多级放大电路。
当外部接入不同的线性或非线性元器件组成输入和负反馈电路时，可以灵活地实现各种特定的函数关系。
在线性应用方面，可组成比例、加法、减法、积分、微分、对数等模拟运算电路。
1(理想运算放大器特性在大多数情况下，将运放视为理想运放，就是将运放的各项技术指标理想化。
满足下列条件的运算放大器称为理想运放：开环电压增益A,,vd输入阻抗R,, i输出阻抗R, Oo带宽f,, BW失调与漂移均为零等。
理想运放在线性应用时的两个重要特性：(1)输出电压与输入电压之间满足关系式UoU,A(U,U)ovd,,由于，而为有限值，因此，V。
即，称为“虚短”。
A,,UU,U,OU,Uvdo,,,,(2)由于，故流进运放两个输入端的电流可视为零，即，称为“虚断”。
R,, I, Oii这说明运放对其前级吸取电流极小。
上述两个特性是分析理想运放应用电路的基本原则，可简化运放电路的讣算。
2(基本运算电路(1)反相比例运算电路电路如图3-1所示。
对于理想运放，该电路的输出电压与输入电压之间的关系为R RK, 100 100K, ff RK, 10 1 U, il R1 U, U ,,, i2,,, , i R10K, K,10 ,2, , 741 741 ,,U , UooR R 234. 7K, 9. IK,GND GND GND GND图3-2反相加法运算电路图3-1反相比例运算电路Rf U, ,UoiRl为了减小输入级偏置电流引起的运算误差，在同相输入端应接入平衡电II。
RR, Rf21 (2)反相加法运算电路电路如图3-2所示，输出电压与输入电压之间的关系为RRff II II R, RRRU,, (U, U) f312oili2RR12(3)同相比例运算电路图3-3(a)是同相比例运算电路，它的输出电压与输入电压之间的关系为Rf II RR,RU, (1, )Uf21oiRl当时，，即得到如图3-3(b)所示的电压跟随器。
模电实验模拟运算放大电路(一)
实验目的和要求：① 了解运放调零和相位补偿的基本概念。
② 熟练掌握反相比例、同相比例、加法、减法等电路的设计方法。
③ 熟练掌握运算放大电路的故障检查和排除方法，以及增益、传输特性曲线的测量方法。
实验原理：预习思考：1、 设计一个反相比例放大器，要求：|A V|=10，Ri>10KΩ，将设计过程记录在预习报告上； 电路图如P20页5-1所示，电源电压为±15V ，R 1=10kΩ，R F =100 kΩ，R L ＝100 kΩ2、 设计一个同相比例放大器，要求：|A V|=11，Ri>100KΩ，将设计过程记录在预习报告上；R F R LVo电源电压为±15V ，R 1=10kΩ，R F =100 kΩ，R L ＝100 kΩ 3、 设计一个电路满足运算关系 VO= -2Vi1 + 3Vi2减法运算电路：1123213111113232)()()(i f i f i f i i O V R R V R R R R R R V R R R V R R R V V -++=++-+=3)()(32131=++R R R R R R f ，0,22211==⇒=R R R R R f f取Ω=Ω=Ω=Ω=K R K R K R K R f 100,0,20,10321实验电路如实验内容：1、反相输入比例运算电路（I ） 按图连接电路，其中电源电压为±15V ，R 1=10 kΩ, R F =100 kΩ, R L =100 kΩ, R P =10 kΩ//100 kΩAR1R F Rp=R F //R1R LVoVi+Vcc-Vcc输入端接地，用万用表测量并记录输出端电压值，此时测出失调电压0.016 V 分析：失调电压是直流电压，将会直接影响直流放大器的放大精度。
直流信号测量：Vi/V V O /V Avf测量值 理论值 -2 14.25 -7.125 -10 -0.5 4.98 -9.96 -10 0.5 -5.02 -10.04 -10 2-12.87-6.435-10实验结果分析：运算放大器的输出电压摆幅受器件特性的限制，当输入直流信号较大时，经过运放放大后的输出电压如果超过V OM ，则只能输出V OM 的值。
模拟运算电路(三)
实验五模拟运算电路（三）一、实验目的1、了解运算放大器的主要直流参数（输入失调电压、输入偏置电流、输入失调电流、温度漂移、共模抑制比，开环差模电压增益、差模输入电阻、输出电阻等）、交流参数（增益带宽积、转换速率等）和极限参数（最大差模输入电压、最大共模输入电压、最大输出电流、最大电源电压等）的基本概念。
2、熟练掌握运算放大电路的故障检查和排除方法，以及输入阻抗、输出阻抗、增益、幅频特性、传输特性曲线的测量方法。
二、实验原理三、预习思考1、查阅741运放的数据手册，自拟表格记录相关的直流参数、交流参数和极限参数，解释参数含义。
T:TIP参数名称参数值参数意义及设计时应该如何考虑直流参数输入失调电压V IO1(T) <6mV该参数表示使输出电压为零时需要在输入端作用的电压差。
理想运放当输入电压为零时，其输出电压也为零，但实际运放当输入电压为零时，其输出端仍有一个偏离零的直流电压，这是由于运放电路参数不对称所引起的。
输入偏置电流I IB80(T)<500nA该参数指运算放大器工作在线性区时流入输入端的平均电流。
指运放输入级差分对管的基极电流12,B BI I,通常由于晶体管参数的分散性，12B B I I ≠。
输入偏置电流的大小，在电路外接电阻确定之后，主要取决于运放差分输入级的性能，当他的β值太小时，将引起偏置电流增加。
从使用角度看，偏置电流愈小，由信号源内阻变化引起的输出电压变化也愈小。
输入 失调电流I IO20(T)<200nA该参数是指流入两个输入端的电流之差。
输出电压为零时，两输入端静态电流的差值，即12io B B I I I =-。
其典型值为几十至几百Na .由于信号源内阻的存在，io I 会引起一输入电压，破坏放大器的平衡，使放大器输出电压不为零。
io I 越小越好，他反映了输入级有效差分对管的不对称程度。
失调电压温漂αV IO 20/uV C ±︒该参数指温度变化引起的输入失调电压的变化，通常以/uV C ︒ 为单位表示.指在规定范围内io V 的温度系数。
(完整word版)模电实验 模拟运算电路
实 验 报 告一、 实验目的1．研究由集成运算放大器组成的比例、加法、减法和积分等基本运算电路的功能。
2．了解运算放大器在实际应用时应考虑的一些问题。
二、实验仪器1、THM-3A 模拟电路实验箱2、SS-7802A 双踪示波器3、MVT-172D 交流数字毫伏表4、数字万用电表5、集成运算放大器μA741×16、电阻10K ×4；100K ×3；1M Ω×17、电容器10μ×1三、原理摘要本实验采用的集成运放型号为μA741（或F007），引脚排列如图8－1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十千欧的电位器并将滑动触头接到负电源端。
⑧脚为空脚。
图8－1 μA741管脚图1．集成运放在使用时应考虑的一些问题（1）输入信号选用交、直流量均可， 但在选取信号的频率和幅度时，应考虑运放的频响特性和输出幅度的限制。
做线性运算电路实验时，要注意输入电压的取值应保证运放工作在线性区。
运放工作在线性区与输入电压有关；运放只有工作在深度负反馈时才工作在线性区；当运放工作在非线性区时，输出电压保持不变，其值取决于电源电压，且略小于电源电压。
μA741的输出最大值约在12-13V 左右。
（2）调零。
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U 0，细心调节R W ，使U 0为零（即失调电压为零）。
（3）消振。
一个集成运放自激时，表现为即使输入信号为零， 亦会有输出，使各种运算功能无法实现，严重时还会损坏器件。
在实验中，可用示波器监视输出波形。
2．理想运算放大器特性在大多数情况下，将运放视为理想运放，就是将运放的各项技术指标理想化，满足下列条件的运算放大器称为理想运放。
开环电压增益 A ud =∞、 输入阻抗 r i =∞、 输出阻抗 r o =0、 带宽 f BW =∞ 失调与漂移均为零等。
实验--集成运算放大器的基本应用 模拟运算电路
实验–集成运算放大器的基本应用模拟运算电路引言集成运算放大器（Integrated Operational Amplifier，简称OPAMP）是一种重要的电子元件，它在模拟电路设计和实验中被广泛应用。
本文将介绍集成运算放大器的基本应用，并通过实验来验证其在模拟运算电路中的功能和性能。
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、差分输入和单端输出的电子放大器。
它具有很高的输入阻抗、低的输出阻抗和大的开环增益。
通过反馈电路，集成运算放大器可以实现各种电路功能，如放大器、比较器、滤波器等。
实验目的本实验旨在通过实际操作，掌握集成运算放大器的基本应用，包括放大器、比较器和无源滤波器。
实验器材•集成运算放大器IC•双电源电源•电阻•电容•示波器•多用电表实验步骤步骤1：放大器的基本应用1.按照电路图连接集成运算放大器，并接入双电源电源。
2.接入电阻、电容等元件，按照电路图搭建一个基本放大器电路。
3.将输入信号接入集成运算放大器的非反馈输入端，通过示波器观察输出信号。
4.调节输入信号的幅值和频率，观察输出信号的变化。
步骤2：比较器的应用1.断开反馈电路，使集成运算放大器工作在开环状态。
2.将输入信号接入集成运算放大器的非反馈输入端，通过示波器观察输出信号。
3.调节输入信号的幅值，观察输出信号的变化。
步骤3：无源滤波器的应用1.按照电路图连接集成运算放大器，并接入双电源电源。
2.接入电阻、电容等元件，按照电路图搭建一个无源滤波器电路。
3.将输入信号接入集成运算放大器的非反馈输入端，通过示波器观察输出信号。
4.调节输入信号的频率，观察输出信号的变化。
实验结果与分析在实际操作中，我们成功搭建了集成运算放大器的放大器、比较器和无源滤波器电路，并通过示波器观察到了相应的输入输出波形。
在放大器电路中，我们调节了输入信号的幅值和频率，观察到了输出信号的线性放大效果。
在比较器电路中，我们调节了输入信号的幅值，观察到了输出信号的高低电平变化。
模拟电路设计除法运算电路
模拟电路课程设计报告设计课题：除法运算电路专业班级：学生姓名：学号：指导教师：设计时间：除法运算电路一、设计任务与要求①设计一个二输入的除法运算电路。
②用桥式整流电容滤波集成稳压块电路设计电路所需的正负直流电源（±12V）。
二、方案设计与论证(一)此次课程设计要求实现二输入的除法运算电路，总体思路有两种。
两种方案的总体分析如下：方案一：要实现二输入除法运算，可以用反函数型运算电路的基本原理，将模拟乘法器放在集成运放的反馈通路中实现。
1.该方案采用模拟乘法器做反馈支路，模拟乘法器有两个输入端，一个输出端。
对于该除法运算电路，必须保证i1=i2,电路引入的才是负反馈。
即当UI1>0时，,U0'<0;而UI1<0时,U0’>0,由于U0与UI1反相，故要求U0’与U0同符号。
因此，当模拟乘法器的k小于零时，UI2应小于零；而k大于零时，UI2应大于零；即k与UI2同符号。
同理，若乘法模拟器的输出端通过电阻接集成运放的同相输入端，则为保证电路引入的是负反馈，UI2与k符号应当相反。
2.电路结构简单，易于焊接。
3.元器件价格相对较高。
方案二：我们可以运用对数和指数运算电路来间接设计实现二输入除法运算。
其中两个对称的对数运算电路作为输入级，中间级采用比例系数为1的差分比例运算电路，用一个指数运算电路作为输出级。
1.电路结构复杂，需要的元器件多，在焊接过程中容易出现虚焊或两点间的短路。
2.利用晶体管构成的对数运算电路，其运算关系仍受温度的影响，而且在输入电压较小和较大情况下运算精度会变差。
在设计实用的对数运算电路时，要采取一定的措施，用来减小is对运算关系的影响。
3.指数运算电路的输入电压UI应大于零，且只能在发射结导通电压范围内，故其变化范围很小。
运算结果与受温度影响较大的有关，因而指数运算的精度也与温度有关。
4.所需元器件为一般常用元器件，容易获得，且价格便宜。
我的选择：方案一。
实验3__集成运算放大器的应用(模拟运算电路)
实验3 集成运算放大器的应用（模拟运算电路）一、实验目的1. 研究由集成运算放大器组成的比例、加法、减法和积分等基本运算电路的方法。
2. 掌握运算放大器的使用方法，了解其在实际应用时应考虑的问题。
二、实验原理1．集成运算放大器是一种电压放大倍数极高的直接耦合多级放大电路。
当外部接入不同的线性或非线性元器件组成输入和负反馈电路时，可以灵活地实现各种特定的函数关系。
在线性应用方面，可组成比例、加法、减法、积分、微分、对数等模拟运算电路。
2．基本运算电路几种典型的运算电路如下：(a) 同相比例运算电路(b) 电压跟随器图3-4 减法运算电路图3-2 反相加法运算电路三、实验内容1．反相比例运算电路（1）调零，按图3-1连接实验电路，接通±12V电源，输入端对地短接，调节R p，使U0=0。
（2）输入f =100Hz，U i=0.5V的正弦交流信号，用交流毫伏表测量相应的U0，并用示波器观察u i和u0的波形，填入表3-1中。
注意u i和u0的相位关系。
2．同相比例运算电路（1）按图3-3（a）连接实验电路。
实验步骤同上，将结果填入表3－1中。
（2）电压跟随器实验，将图3-3（a）中的R1断开，得图3-3（b）电路，重复（1）的内容。
表3－1 ( f =100Hz，U3．反相加法运算电路（1）按图3-2连接实验电路，调零和消振。
（2）输入信号采用直流信号，用直流电压表测量输入电压U i1、U i2及输出电压U o，填入6-2中。
4．减法运算电路（1）按图3-4连接实验电路，调零和消振。
（2）采用直流输入信号，实验步骤同内容3，填入表3-2中。
表3-2四、实验设备五、注意事项1. 要注意选择合适的直流信号幅度以确保集成运放工作在线性区。
2.函数信号发生器、交流毫伏表、双踪示波器以及测量电路等必须采用共地接法。
3．看清集成运放的管脚排列位置，切忌电源接反或输出短路，以免损坏集成块。
六、实验思考1.阅读教材中有关集成运放的内容并估算实验电路的电压放大倍数等。
模拟电路信号的运算和处理电路
02
模拟电路信号的运算
加法运算
总结词
实现模拟信号的相加
详细描述
通过使用运算放大器或加法器电路，将两个或多个模拟信号相加，得到一个总 和信号。在模拟电路中，加法运算广泛应用于信号处理和控制系统。
减法运算
总结词
实现模拟信号的相减
详细描述
通过使用运算放大器或减法器电路，将一个模拟信号从另一个模拟信号中减去， 得到差值信号。在模拟电路中，减法运算常用于信号处理、音频处理和控制系统 。
模拟电路信号的运算和处理 电路
• 模拟电路信号概述 • 模拟电路信号的运算 • 模拟电路信号的处理 • 模拟电路信号处理的应用 • 模拟电路信号运算与处理的挑战与
展望
01
模拟电路信号概述
模拟信号的定义
模拟信号
模拟信号是一种连续变化的物理量， 其值随时间连续变化。例如，声音、 温度、压力等都可以通过模拟信号来 表示。
电流放大器
将输入信号的电流幅度放大，输 出更大的电流信号。常用于驱动 大电流负载或执行机构。
放大处理
放大器是一种用于增强信号的电 子设备。在模拟电路中，放大器 用于放大微弱信号，使其能够被 进一步处理或使用。
跨阻放大器
将输入信号的电阻值转换为电压 信号并放大，常用于测量电阻值 或电导值。
调制处理
调制处理
模拟信号的表示方法
模拟信号通常通过电压、电流或电阻 等物理量来表示。这些物理量在时间 上连续变化，能够精确地表示模拟信 号的变化。
模拟信号的特点
01
02
03
连续性
模拟信号的值在时间上是 连续变化的，没有明显的 跳跃或中断。
动态范围大
模拟信号的动态范围较大， 能够表示较大范围的连续 变化。
模拟运算电路
3.13 模拟运算电路集成运算放大器可以构成加，减，乘，除，乘方，开方，积分，微分等各种模拟运算电路。
在许多实时控制和物理量的检测中，有着非常广泛的应用前景。
一．实验目的1． 加深理解集成运算放大器的工作原理和基本特性； 2． 熟悉集成运算放大器在模拟运算方面的应用； 3． 掌握模拟运算电路的设计方法及调试技巧。
二．原理设计 （一）、比例运算电路 1．工作原理比例运算（反相比例运算与同相比例运算）是应用最广泛的一种基本运算电路。
设计时通常根据已知的闭环电压增益A uf ，输入电阻R if , 闭环带宽ωB f ，最大输出电压u oma ． 反相比例运算,最小输入信号u imin 等条件来选择运算放大器和确定外围电路元件参数。
如图3-13-1所示。
RF U Uo输入电压u i 经电阻R 1加到集成运放的反相输入端，其同相输入端经电阻R 2接地。
输出电压u o 经R F 接回到反相输入端。
通常有：R 2=R 1//R F 3-13-1由于虚断，有 I +=0 ，则u +=-I +R 2=0。
又因虚短，可得：u -=u +=0 3-13-2由于I -=0，则有i 1=i f ，可得：Fo1i R u u R u u -=--- 3-13-3 由此可求得反相比例运算电路的电压放大倍数为：⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧==-==1i iif 1F i o uf R i u R R R u u A51334133----反相比例运算电路的输出电阻为：R of =0输入电阻为：R if =R 1 b.同相比例运算R FU iU 0图3-13-2输入电压u i 接至同相输入端，输出电压u o 通过电阻R F 仍接到反相输入端。
R 2的阻值应为R 2=R 1//R F .根据虚短和虚断的特点，可知I -=I +=0,则有 o Fu R R R u ⋅+=-11且 u -=u +=u i ，可得：i o Fu u R R R =⋅+113-13-61F i o uf R R1u u A +==3-13-7同相比例运算电路输入电阻为： ∞==iiif i u R 输出电阻： R of =0c.差动输入比例运算（即减法运算） 电路如图3-13-3R 2U U 0U利用i +=i -=0与叠加定理，求得反相输入端的电位为 ：o i u R R R u R R R u ⋅++⋅+=-2111212 3-13-8而同相输入端电位为 ： 2434i u R R R u ⋅+=+ 3-13-9若R 1=R 3，R 2=R 4，由3-13-8，3-13-9式可求得 ：122i 1i o uf R Ru u u A --=3-13-10112i 1i if R 2i u u R =-=3-13-11以上三种比例运算电路可以是交流运算，也可以是直流运算。
模电实验 摸拟运算电路
模拟运算电路一、实验目的1、研究由集成运算放大器组成的比例、加法、减法和积分等基本运算电路的功能。
2、了解运算放大器在实际应用时应考虑的一些问题。
二、实验原理集成运算放大器是一种具有高电压放大倍数的直接耦合多级放大电路。
当外部接入不同的线性或非线性元器件组成输入和负反馈电路时，可以灵活地实现各种特定的函数关系。
在线性应用方面，可组成比例、加法、减法、积分、微分、对数等模拟运算电路。
1、理想运算放大器特性在大多数情况下，将运放视为理想运放，就是将运放的各项技术指标理想化，满足下列条件的运算放大器称为理想运放。
开环电压增益 A ud =∞ 输入阻抗 r i =∞ 输出阻抗 r o =0 带宽 f BW =∞ 2、失调与漂移均为零等。
理想运放在线性应用时的两个重要特性：（1）输出电压U O 与输入电压之间满足关系式U O ＝A ud （U +－U －）由于A ud =∞，而U O 为有限值，因此，U +－U －≈0。
即U +≈U －，称为“虚短”。
（2）由于r i =∞，故流进运放两个输入端的电流可视为零，即I IB ＝0，称为“虚断”。
这说明运放对其前级吸取电流极小。
上述两个特性是分析理想运放应用电路的基本原则，可简化运放电路的计算。
3、基本运算电路 1) 反相比例运算电路电路如图7－1所示。
对于理想运放， 该电路的输出电压与输入电压之间的关系为（2-1） 为了减小输入级偏置电流引起的运算误差，在同相输入端应接入平衡电阻R 2＝R 1 / R F 。
图2－1 反相比例运算电路 图2－2 反相加法运算电路2) 反相加法电路i 1FO U R R U -=电路如图2－2所示，输出电压与输入电压之间的关系为)U R RU R R (U i22F i11F O +-= R 3＝R 1 // R 2 // R F （2-2） 3) 同相比例运算电路图2－3(a)是同相比例运算电路，它的输出电压与输入电压之间的关系为i 1FO )U R R (1U += R 2＝R 1 / R F （2-3）(a) 同相比例运算电路 (b) 电压跟随器图2-3 同相比例运算电路当R 1→∞时，U O ＝U i ，即得到如图2－3(b)所示的电压跟随器。
模拟运算电路设计
电路分析方法
01
02
03
04
直流分析
通过分析电路的节点电压和电 流，确定电路的静态工作点。
交流分析
通过分析电路的频率响应和传 递函数，确定电路的性能指标
。
瞬态分析
通过分析电路在不同时间点的 状态，了解电路的工作过程。
噪声分析
通过分析电路的噪声源和噪声 传递路径，降低电路的噪声干
扰。
电路设计流程
需求分析
明确电路的功能需求和技术指标 。
原理图设计
根据需求分析，设计电路原理图 。
元件选择
根据电路原理图，选择合适的元 件型号和参数。
制作与调试
根据板图制作电路板，并进行调 试和优化。
板图设计
根据仿真测试结果，设计电路板 图。
仿真测试
利用仿真软件对电路进行功能和 性能测试。
03
基本模拟运算电路设计
总结词
噪声和干扰是模拟运算电路设计中常见的问题，需要进 行有效的噪声抑制和干扰处理，以保证电路的稳定性和 可靠性。
详细描述
噪声抑制可以通过在电路中加入滤波器、电容、电感等 元件来实现，以减小噪声对电路的影响。干扰处理可以 采用接地、屏蔽、隔离等措施，减小外界对电路的干扰 。同时，还需要注意减小电路自身产生的干扰，如减小 信号幅度、合理安排信号线等。
对数斜率、线性区范围、精度等。
指数运算电路设计
指数运算类型
基于二极管的指数运算和基于晶体管的指数运算。
设计步骤
确定指数运算的输入和输出范围，选择合适的元 件参数，进行电路设计和仿真验证。
关键参数
指数斜率、线性区范围、精度等。
乘法器设计
乘法器类型
模拟乘法器和数字模拟乘法器。
模电(实验 模拟运算电路)10-11(2)
实验 集成运算放大器的基本应用—模拟运算电路 集成运算放大器的基本应用 模拟运算电路
3、同相比例运算电路（图4） 、同相比例运算电路（ ） RF 100k R1 Ui 10k +12V Uo Ui -12V + R 10k RW 100k -12V RF 10k +12V Uo
+ R 9.1k RW 100k
实验 集成运算放大器的基本应用—模拟运算电路 集成运算放大器的基本应用 模拟运算电路
集成运算放大器的基本应用—模 实验 集成运算放大器的基本应用 模 拟运算电路
一、实验目的 1、掌握集成运放管脚的识别方法。 、掌握集成运放管脚的识别方法。 2、研究由集成运算放大器组成的比例、加法、 、研究由集成运算放大器组成的比例、加法、 减法等基本运算电路的功能。 减法等基本运算电路的功能。 二、实验原理 本实验采用的集成运算放大器型号为µA741（或 本实验采用的集成运算放大器型号为 （ F007），引脚排列如图 所示。 ），引脚排列如图 所示。 ），引脚排列如图1所示 它是八脚双列直插式组件。 它是八脚双列直插式组件。
Байду номын сангаас 实验 集成运算放大器的基本应用—模拟运算电路 集成运算放大器的基本应用 模拟运算电路
8
7
6
5
µA741 + 1 2 3
图1 7脚为正电源端； 脚为正电源端； 脚为正电源端 4脚为负电源端； 脚为负电源端； 脚为负电源端 1脚和 脚为失调调零端，1脚和 脚之间可接入一 脚和5脚为失调调零端 脚和5脚之间可接入一 脚和 脚为失调调零端， 脚和 只几十k 的电位器并将滑动触头接到负电源端； 只几十 的电位器并将滑动触头接到负电源端； 8脚为空脚。 脚为空脚。 脚为空脚
模拟电子线路模拟运算电路
uS1 uN uS 2 uN uN uO
R1
R2
Rf
uS 3 uP uS4 uP uP
R3
R4
R5
uN uP
（1） （2） （3）
4. 加减法运算电路
分析方法二：运用叠加原理分析
ui1 ui2 独立工作时，电路等效为（2）
构成反相比例运算，有
uo1
Rf R1
利用虚短和虚断得
vN vP 0
vI vN vN vO
R1
Rf
if
Rf
vI
R1
vN -
i1
vP
A +
vO
R2
vO
Rf R1
vI
即
Auf
Rf R1
输出与输入反相
为提高精度，一般取 R2 R1 // Rf
Rf
vI
R1
vN -
vP
A +
R2
b.电路的输入电阻
ri=R1
vO
ui 3
R3
// R4
// R5
(R3 // R5 )R4 R3 // R5 R4
(R4 // R5 )R3 R4 // R5 R3
⑤式代入③得
(R3 // R5 )R4 R4 R3 // R5
1 R4
ui 4
(R4 // R5 )R3 R3 R4 // R5
1 R3 ui3
R1 // R2 // Rf R3 // R4 ⑦
④
uo uo1 uo2
例6 试求下图uo与ui1和ui2之间的关系式.
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模拟电子技术
集成运算放大器的基本应用（Ⅰ）——模拟运算电路
实验报告容包含：实验目的、实验仪器、实验原理，实验容、实验步骤、实验数据整理与归纳（数据、图表、计算等）、实验结果分析、实验思考题、实验心得。
【实验目的】
1.研究由集成运算放大器组成的比例、加法、减法和积分等基本运算电路
的功能。
2.了解运算放大器在实际应用时应考虑的一些问题。
【实验仪器】
1、±12V直流电源；
2、函数信号发生器；
3、交流毫伏表；
4、直流电压表；
5、集成运算放大器μA741×1片；
6、电阻器、电容器若干。
【实验原理】
集成运算放大器是一种具有高电压放大倍数的直接耦合多级放大电路。
当外部接入不同的线性或非线性元器件组成输入和负反馈电路时，可以灵活地实现各种特定的函数关系。
在线性应用方面，可组成比例、加法、减法、积分、微分、对数等模拟运算电路。
1、理想运算放大器特性
在大多数情况下，将运放视为理想运放，就是将运放的各项技术指标理想化。
满足下列条件的运算放大器称为理想运放：
开环电压增益=∞
输入阻抗=∞
输出阻抗=0
带宽=∞
失调与漂移均为零等。
理想运放在线性应用时的两个重要特性;
（1）输出电压与输入电压之间满足关系式：
=（）
由于=∞，而为有限值，因此，≈0。
即，称为“虚短”。
（2）由于=∞，故流进运放两个输入端的电流可视为零，即＝0，称为“虚断”。
这说明运放对其前级吸取电流极小。
上述两个特性是分析理想运放应用电路的基本原则，可简化运放电路的计算。
2、基本运算电路
(1)反相比例运算电路
电路如图7-1所示。
对于理想运放，该电路的输出电压与输入电压之间的关系为：
=-
为了减小输入级偏置电流引起的运算误差，在同相输入端应接入平衡电阻R2＝
R1//RF。
(2)反相加法电路
电路如图7-2所示，输出电压与输入电压之间的关系为：
=-（）＝////
图7-1反相比例运算电路图7-2反相加法运算电路
(3)同相比例运算电路
图7-3(a)是同相比例运算电路，它的输出电压与输入电压之间的关系为：
=1+＝//
当→∞时，＝，即得到如图7-3(b)所示的电压跟随器。
图中＝，用以减小漂移和起保护作用。
一般取10KΩ，R太小起不到保护作用，太大则影响跟随性。
(a)同相比例运算电路(b)电压跟随器
(4)差动放大电路（减法器）
对于图7-4所示的减法运算电路，当＝，＝时，有如下关系式：
=（）
(5)积分运算电路
反相积分电路如图7-5所示。
在理想化条件下，输出电压等于：
（t）=
-
图7-4 减法运算电路图7-5 积分运算电路
式中，是t＝0时刻电容C两端的电压值，即初始值。
如果（t）是幅值为E的阶跃电压，并设＝0，则：
（t）= -= -t
即输出电压（t）随时间增长而线性下降。
显然RC的数值越大，达到给定的
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放最大输出围的限值。
在进行积分运算之前，首先应对运放调零。
为了便于调节，将图中K1闭合，即通过电阻的负反馈作用帮助实现调零。
但在完成调零后，应将K1打开，以免因
的接入造成积分误差。
K2的设置一方面为积分电容放电提供通路，同时可实现积分电容初始电压＝0，另一方面，可控制积分起始点，即在加入信号后，只要K2一打开，电容就将被恒流充电，电路也就开始进行积分运算。
【实验容】
实验前要看清运放组件各管脚的位置；切忌正、负电源极性接反和输出端短路，否则将会损坏集成块。
1.反相比例运算电路
（1）按图7-1（a）连接实验电路，接通±12V电源，输入端对地短路，即进行调零和消振。
（2）输入f＝100Hz，＝0.5V的正弦交流信号，测量相应的，并用示波器观察和的相位关系，记入表7-1中。
表7-1
波形波形
0.5 4.96 实测值计算值误差
9.92 10 -8%
2.同相比例运算电路
（1）按图7-3(a)连接实验电路。
实验步骤同实验容1，输入f＝100Hz，＝0.5V 的正弦交流信号，记入表7-2中
（2）将图7-3(a)中的R1断开，得图7-3(b)电路，重复容（1）。
表7-2
波形波形
0.5 5.49 实测值计算值误差
10.98 11 -2% 0.5 0.51 1.02 1 2%
3. 反相加法运算电路
(1)按图1（b）连接实验电路，接通±12V电源，输入端、对地短路，即进行调零和消振。
(2)输入信号采用直流信号，图7-6所示电路为简易直流
信号源,由实验者自行完成。
实验时需选择合适的直流信
号幅度以确保集成运放工作在线性区。
用直流电压表测量
输入电压、及输出电压，记入表7-3中。
表7-3
/V 0.5 0.5 0.3 0.1 0.1
/V 0.5 0.3 0.5 0.1 0.2
/V -10.22 -8.04 -8.20 -2.23 -3.30
计算值-10 -8 -8 -2 -3
误差22% 4% 20% 23% 30%
4. 减法运算电路
(1)按图7-4连接实验电路并接通±12V电源，输入端、对地短路，即进行调零和消振。
(2)采用直流输入信号，实验步骤同实验容3，记入表7-4中。
表7-4
/V 0.5 0.5 0.3 0.1 0.1
/V 0.5 0.3 0.5 0.1 0.2
/V 0.01 -1.97 2.04 0.04 1.04
计算值0 -2 2 0 1
误差1% 3% 4% 4% 4%
5. 积分运算电路实验步骤：
实验电路如图7-5所示。
(1)打开K1，闭合K2，对运放输出进行调零。
(2)调零完成后，再打开K1，闭合K2，使＝0。
(3)预先调好直流输入电压＝0.5V，接入实验电路，再打开K2，然后用直流电
压表测量输出电压，每隔5秒读一次，记入表7-5中，直到不继续明显增大为止。
【实验总结】
1、整理实验数据，画出波形图（注意波形间的相位关系）。
答：
2、将理论计算结果和实测数据相比较，分析产生误差的原因。
答：
（1）反相比例运算电路
实测值9.92
计算值10
（2）同相比例运算电路
（1）实测值10.98
计算值11
（2）实测值 1.02
计算值 1
（3）反相加法运算电路
/V 实测值-10.22 -8.04 -8.20 -2.23 -3.30 计算值10 -8 -8 -2 -3
（4）减法运算电路
/V 实测值0.01 -1.97 2.04 0.04 1.04 计算值0 -2 2 0 1
误差分析：从表中数据对比可以看出，理论值和测量值存在一定的偏差，但是在
可以接受的围。
产生误差的原因：（1）实验设备使用了一定的时间，实验电路板的电阻的实际阻值和标注的阻值存在误差，电路中的其他元件老化等对电路也有一定的误差；（2）测量时集成运放等元器件一直处于工作状态，长时间的工作也会对数据的测量产生一定的影响；（3）在用万用表测量实验数据时，首先万用表本身存在误差，其次在测量一些数据时，万用表显示的数值一直在跳动，难以稳定，这也对数据的读数造成一定的影响。
2、分析讨论实验中出现的现象和问题。
答：现象：做第一个反相比例运算电路的实验时，示波器上显示的输出电压值为500mV，应约为5V。
分析：没有注意到实验箱提供的100kΩ电阻有误，实验箱没有提供相应的100kΩ电阻，实验前没有足够认真检查，误接了10kΩ，导致输出电压有误，耽误了时间，影响后面的实验进程。
【思考题】
（1）复习集成运放线性应用部分容，并根据实验电路参数计算各电路输出电压的理论值。
答：①反相比例运算电路：=-=5V；②同相比例放大电路：=1+=5.5V
③反相加法运算电路：=-（）
/V 0.5 0.5 0.3 0.1 0.1
/V 0.5 0.3 0.5 0.1 0.2 计算值-10 -8 -8 -2 -3
④减法运算电路：=（）
/V 0.5 0.5 0.3 0.1 0.1
/V 0.5 0.3 0.5 0.1 0.2 计算值0 -2 2 0 1
（2）在反相加法器中，如和均采用直流信号，并选定=-1V，当考虑到运算放大器最大输出幅度（±12V）时，则的大小不应超过多少伏？
答：由=--2，得=（--）/2,代入数据得max=6.5V，所以的大小不应超过6.5伏。
（3）在积分电路中，如，C=4.7μF求时间常数。
假设V,问要使输出电压达到5V，需多长时间（＝0）？
答：①时间常数τ=*C=0.47；②（t）=
-=4.7s
（4）为了不损坏集成块，实验中应注意什么问题？
答：实验前要看清运放组件各管脚的位置；切忌正、负电源极性接反和输出端短路；切记接好电路，认真检查后才通电。
【实验心得】
通过这次实验，加深了我对集成运算放大器组成的比例、加法、减法和积分等基本运算电路的理解，提高了发现分析误差的能力。