集成运算放大器的基本应用

实验十一 集成运算放大器的基本应用

—— 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、双踪示波器

2、万用表

3、交流毫伏表

4、信号发生器

三、实验原理

在线性应用方面，可组成比例、加法、减法、积分、微分、对数、指数等模拟运算电路。 1、 反相比例运算电路

电路如图11-1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 i F

O U R R U 1

-

= （11-1）

U i

O

图11-1 反相比例运算电路

为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∥R F ，此处为了简化电路，我们选取R2=10K 。

2、反相加法电路

U O

U

图11-2 反相加法运算电路

电路如图11-2所示，输出电压与输入电压之间的关系为

)(

22

11i F i F O U R R

U R R U +-= R 3=R 1∥R 2∥R F （11-2） 3、同相比例运算电路

图11-3（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 F

O U R R U )1(1

+

= R 2=R 1∥R F （11-3） 当R1→∞时，U O =U i ，即得到如图11-3（b ）所示的电压跟随器。图中R2=R F ，用以减小漂移和起保护作用。一般RF 取10K Ω，R F 太小起不到保护作用，太大则影响跟随性。

(a)同相比例运算 (b)电压跟随器

图11-3 同相比例运算电路

4、差动放大电路(减法器)

对于图11-4所示的减法运算电路，当R1=R2，R3=R F 时，有如下关系式： )(1

120i i U U R RF

U -=

（11-4）

图11-4 减法运算电路

5、积分运算电路

C1

图11-5 积分运算电路

反相积分电路如图11-5所示。在理想化条件下，输出电压U 0等于 001()(0)t

i C U t U dt U RC

=-

+? （11-5） 式中U C (0)是t=0时刻电容C 两端的电压值，即初始值。 如果U i (t)是幅值为E 的阶跃电压，并设U C (0)=0，则 001()t E U t Edt t RC RC

=-

=-? （11-6） 此时显然RC 的数值越大，达到给定的U O 值所需的时间就越长，改变R 或C 的值积分波形也不同。一般方波变换为三角波，正弦波移相。

6、微分运算电路

微分电路的输出电压正比于输入电压对时间的微分，一般表达式为：

0U =dt

du RC

I

- （11-7）

利用微分电路可实现对波形的变换，矩形波变换为尖脉冲。

图11-6 微分运算电路

7、对数运算电路

对数电路的输出电压与输入电压的对数成正比，其一般表达式为：

u 0=Klnu i K 为负系数。 （11-8） 利用集成运放和二极管组成如图

11-7基本对数电路。

图11-7对数运算电路

由于对数运算精度受温度、二极管的内部载流子及内阻影响，仅在一定的电流范围才满足指数特性，不容易调节。故本实验仅供有兴趣的同学调试。按如图11-7所示正确连接实验电路，D 为普通二极管，取频率为1KHz ，峰峰值为500mV 的三角波作为输入信号U i ，打开直流开关，输入和输出端接双踪示波器，调节三角波的幅度，观察输入和输出波形如下所示：

在三角波上升沿阶段输出有较凸的下降沿，在三角波下降沿阶段有较凹的上升沿。如若

波形的相位不对调节适当的输入频率。

8、指数运算电路

指数电路的输出电压与输入电压的指数成正比，其一般表达式为：

I u Ke u 0 （11-9）

利用集成运放和二极管组成如图11-8基本指数电路。K 为负系数。

图11-8指数运算电路

由于指数运算精度同样受温度、二极管的内部载流子及内阻影响，本实验仅供有兴趣的同学调试。按如图11-8所示正确连接实验电路，D为普通二极管，取频率为1KHz，峰峰值为1V的三角波作为输入信号U i，打开直流开关，输入和输出端接双踪示波器，调节三角波的幅度，观察输入和输出波形如下所示，在三角波上升阶段输出有一个下降沿的指数运算，在下降沿阶段输出有一个上升沿运算阶段。如若波形的相位不对调节适当的输入频率。

四、实验内容

*实验时切忌将输出端短路，否则将会损坏集成块。输入信号时先按实验所给的值调好信号源再加入运放输入端，另外做实验前先对运放调零，若失调电压对输出影响不大，可以不用调零，以后不再说明调零情况，调零方法见实验十步骤3。

a. 反相比例运算电路

1、关闭系统电源。按图11-1正确连线。连接信号源的输出和U i。

2、打开直流开关。调节信号源输出f=100Hz，Ui=0.5V（峰峰值）的正弦交流信号，用毫伏表测量U i、U O值，并用示波器观察U O和U i的相位关系，记入表11-1。

表11-1 Ui=0.5V（峰峰值），f=100Hz

b. 同相比例运算电路

1、按图11-3(a)连接实验电路。实验步骤同上，将结果记入表11-2。

2、将图11-3(a)改为11-3(b)电路重复内容1)。

表11-2 Ui=0.5V, f=100Hz

c. 反相加法运算电路

1、关闭系统电源。按图11-2正确连接实验电路。连接简易直流信号源和U i1、U i2，图11-9所示电路为简易直流信号源。

U i1U i2

图11-9 简易可调直流信号源

2、打开系统电源，用万用表测量输入电压U i1、

U i2(且要求均大于零小于0.5V)及输出电压U O ，记入下表。

d. 减法运算电路

1、关闭系统电源。按图11-4正确连接实验电路。采用直流输入信号。

2、打开系统电源。实验步骤同内容3，记入表11-4。

表11-4

e、积分运算电路

1、关闭系统电源。按积分电路如图11-5所示正确连接。连接信号源输出和U i。

2、打开系统电源。调节信号源输出率约为100Hz，峰峰值为2V的方波作为输入信号U i，打开直流开关，输出端接示波器，可观察到三角波波形输出并记录之。

f、微分运算电路

1、关闭系统电源。按微分电路如图11-6所示正确连接。连接信号源输出和U i。

2、打开系统电源。调节信号源输出率约为100Hz，峰峰值为2V的方波作为输入信号U i，打开直流开关，输出端接示波器，可观察到尖顶波波形输出并记录之。

实验十二集成运算放大器的基本应用

——波形发生器

一、实验目的

1、学习用集成运放构成正弦波、方波和三角波发生器。

2、学习波形发生器的调整和主要性能指标的测试方法。

二、实验仪器

1、双踪示波器

2、频率计

3、交流毫伏表

三、实验原理

1、RC桥式正弦波振荡器（文氏电桥振荡器）

图12-1 RC桥式正弦波振荡器

图12-1 RC串、并联电路构成正反馈支路同时兼作选频网络，R1、R W及二极管等元件构

成负反馈和稳幅环节。调节电位器R W ，可以改变负反馈深度，以满足振荡的振幅条件和改善波形。利用两个反向并联二极管D1、D2正向电阻的非线性特性来实现稳幅。D1、D2采用硅管（温度稳定性好），且要求特性匹配，才能保证输出波形正、负半周对称。R3的接入是为了削弱二极管非线性影响，以改善波形失真。

电路的振荡频率 RC

f π21

0= （12-1） 起振的幅值条件

21

>R R F

（12-2） 式中R F =R W +（R3||r D ），r D ——二极管正向导通电阻。

调整R W ，使电路起振，且波形失真最小。如不能起振，则说明负反馈太强，应适当加大R F 。如波形失真严重，则应适当减小R F 。

改变选频网络的参数C 或R ，即可调节振荡频率。一般采用改变电容C 作频率量程切换，而调节R 作量程内的频率细调。

1、 方波发生器

由集成运放构成的方波发生器和三角波发生器，一般均包括比较器和RC 积分器两大部分。图12-2所示为由迟回比较器及简单RC 积分电路组成的方波——三角波发生器。它的特点是线路简单，但三角波的线性度较差。主要用于产生方波，或对三角波要求不高的场合。

该电路的振荡频率： )

21ln(21

'1

'

2

0R R C R f f f +=

（12-3）

RW 从中点触头分为RW1和RW2，11'

1RW R R += 22'

2RW R R +=。

方波的输出幅值 U om =±U z （12-4） 式中Uz 为两级稳压管稳压值。 三角波的幅值 Z cm

U R R R U '

2

'1'2

+= （12-5） 调节电位器R W ，可以改变振荡频率，但三角波的幅值也随之变化。如要互不影响，则可通过改变R F （或C F ）来实现振荡频率的调节。

6K2V 6K2V

图12-2 方波发生器

2、 三角波和方波发生器

如把滞回比较器和积分器首尾相接形成正反馈闭环系统，如图12-3所示，则比较器输出的方波经积分器积分可到三角波，三角波又触发比较器自动翻转形成方波，这样即可构成三角波、方波发生器。由于采用运放组成的积分电路，因此可实现恒流充电，使三角波线性大大改善。

电路的振荡频率 f

W f C R R R R f )(412

0+=

（12-6）

方波的幅值 U O1=±Uz （12-7） 三角波的幅值 U O2=±R1·Uz /R2 （12-8） 调节RW 可以改变振荡频率，改变比值R1/R2可调节三角波的幅值。

图12-3 三角波、方波发生器

四、实验内容

a. RC桥式正弦波振荡器

1、关闭系统电源。按图12-1连接实验电路，输出端U o接示波器。

2、打开直流开关，调节电位器R W，使输出波形从无到有，从正弦波到出现失真。描绘U o的波形，记下临界起振、正弦波输出及失真情况下的R W值，分析负反馈强弱对起振条件及输出波形的影响。

3、调节电位器R W，使输出电压U o幅值最大且不失真，用交流毫伏表分别测量输出电压U o、反馈电压U+（运放③脚电压）和U-（运放②脚电压），分析研究振荡的幅值条件。

4、用示波器或频率计测量振荡频率f O，然后在选频网络的两个电阻R上并联同一阻值电阻，观察记录振荡频率的变化情况，并与理论值进行比较。

5、断开二极管D1、D2，重复3）的内容，将测试结果与3）进行比较分析D1、D2的稳幅作用。

b. 方波发生器

1、关闭系统电源。按图12-2连接电路。

2、打开直流开关，用双踪示波器观察U01及U02的波形（注意对应关系），调节R W输出正弦波和方波。测量其幅值及频率，记录之。

3、改变R W的值，观察U01、U02幅值及频率变化情况。改变R W并用频率计测出频率范围并记录。

4、将R W恢复到中心位置，将稳压管D1两端短接，观察U O波形，分析D2的限幅作用。

c. 三角波和方波发生器

1、关闭系统电源。按图12-3连接实验电路。

2、打开直流开关，调节R W起振，用双踪示波器观察U O1和U O2的波形，测其幅值、频率及R W值，记录之。

3、改变R W的位置，观察对U O1、U O2幅值及频率的影响。

4、改变R1（或R2），观察对U O1、U O2幅值及频率的影响。

实验十三集成运算放大器的基本应用信号处理

——有源滤波器

一、实验目的

1、熟悉用运放、电阻和电容组成有源低通滤波、高通滤波和带通、带阻滤波器及其特性。

2、学会测量有源滤波器的幅频特性。

二、实验仪器

1、双踪示波器

2、频率计

3、交流毫伏表

4、信号发生器

三、实验原理

1、低通滤波器

低通滤波器是指低频信号能通过而高频信号不能通过的滤波器，用一级RC网络组成的称为一阶RC有源低通滤波器，如图13-1所示：

图13-1 基本的有源低通滤波器

为了改善滤波效果，在图13-1(a)的基础上再加一级RC网络，为了克服在截止频率附近的通频带范围内幅度下降过多的缺点，通常采用将第一级电容C的接地端改接到输出端的方式，如图13-2所示，即为一个典型的二阶有源低通滤波器。

图13-2 二阶低通滤波器

这种有源滤波器的幅频率特性为

20201)(

1)

()3(1ωωωωμ

μμQ j A SCR SCR A A U U A i +-=+-+== （13-1）

式中：1

1R R A f +

=μ为二阶低通滤波器的通带增益；

RC

1

0=

ω 为截止频率，它是二阶低通滤波器通带与阻带的界限频率。 μ

A Q -=

31

为品质因数，它的大小影响低通滤波器在截止频率处幅频特性的形状。

注：式中S 代表ωj 2、高通滤波器

只要将低通滤波电路中起滤波作用的电阻、电容互换，即可变成有源高通滤波器， 如图13-3所示。其频率响应和低通滤波器是“镜象”关系。

图13-3 高通滤波器

这种高通滤波器的幅频特性为

202

22

01)(1)(

)()3(1)(ωωωωωωμμ

μQ j

A SCR SCR A A SCR U U A i +-=+-+== （13-2）

式中A μ，0ω，Q 的意义与前同。 3、带通滤波器

这种滤波电路的作用是只允许在某一个通频带范围内的信号通过，而比通频带下限频率低和比上限频率高的信号都被阻断。典型的带通滤波器可以从二阶低通滤波电路中将其中一级改成高通而成。如图13-4所示，它的输入输出关系为

2

000

010)(1)

)(1)(

1(ωωωωωS S B S

RC R R U U A f

i +++

=

= （13-3） 中心角频率 )1

1(13

220R R C R +=

ω （13-4） 频带宽 213

112()f R B C R R R R =+

- （13-5） 选择性 B

f Q 0

=

（13-6）

R f U O

图13-4 典型二阶带通滤波器

这种电路的优点是改变R f 和R1的比例就可改变频带宽而不影响中心频率。 4、带阻滤波器

如图13-5所示，这种电路的性能和带通滤波器相反，即在规定的频带内，信号不能通过

（或受到很大衰减），而在其余频率范围，信号则能顺利通过。常用于抗干扰设备中。

R1

R f U O

图13-5 二阶带阻滤波器

这种电路的输入、输出关系为

2

20

0)

(

)

2(21])(

1[ωωωμμS

S

A A S

U U A i

+

-++== （13-7）

式中：,1;01

RC

R R A f =

=ωμ由式中可见，μA 愈接近2，A

愈大，即起到阻断范围变窄的作用。

四、实验内容

a. 二阶低通滤波器

1、关闭系统电源。按图13-2正确连接电路图。连接信号源输出和U i 。

2、打开系统电源，调节信号源输出U i = 1V （峰峰值）的正弦波，改变其频率（接近理论上的截止频率338Hz 附近改变），并维持U i = 1V （峰峰值）不变，用示波器监视输出波形，用频率计测量输入频率，用毫伏表测量输出电压U O ，记入表13-1。

表13-1

3、i （峰峰值），观察输出波形，越接近截止频率得到的正弦波越好，频率远小于截止频率时波形几乎不变仍为方波。有兴趣的同学以下滤波器也可用方波作为输入，因为方波频谱分量丰富，可以用示波器更好的观察滤波器的效果。

b. 二阶高通滤波器

1、关闭系统电源。按图13-3正确连接电路图。连接信号源输出和U i。

2、打开系统电源，调节信号源输出U i =1V（峰峰值）的正弦波，改变其频率（接近理论上的高通截止频率1.6K附近改变），并维持U i =1V（峰峰值）不变，用示波器监视输出波形，用频率计测量输入频率，用毫伏表测量输出电压U O，记入表13-2。

c. 带通滤波器

1、关闭系统电源。按图13-4正确连接电路图。连接信号源输出和U i。

2、打开系统电源。调节信号源输出U i =1V（峰峰值）的正弦波，改变其频率（接近中心频率为1040Hz附近改变），并维持U i =1V（峰峰值）不变，用示波器监视输出波形，用频率计测量输入频率，用毫伏表测量输出电压U0，自拟表格记录之。理论值中心频率为1040Hz，上限频率为1080Hz，下限频率为990Hz。

3、实测电路的中心频率f0

4、以实测中心频率为中心，测出电路的幅频特性。

d. 带阻滤波器

1、关闭系统电源。按图13-5正确连接电路图。连接信号源输出和U i。

2、打开系统电源。调节信号源输出U i =1V（峰峰值）的正弦波，改变其频率，并维持U i=1V（峰峰值）不变，用示波器监视输出波形，用频率计测量输入频率，用毫伏表测量输出电压U O。

3、实测电路的中心频率。

4、测出电路的幅频特性。

实验十四集成运算放大器的基本应用

——电压比较器

一、实验目的

1、掌握比较器的电路构成及特点。

2、学会测试比较器的方法。

二、实验仪器

1、双踪示波器

2、万用表

三、实验原理

图14-1所示为一最简单的电压比较器，U R为参考电压，输入电压U i加在反相输入端。图14-1(b)为(a)图比较器的传输特性。

图14-1 电压比较器

1、当U i

当U i >U R时，运放输出低电平，Dz正向导通，输出电压等于稳压管的正向压降U D，即：U O = ?U D

因此，以U R为界，当输入电压Ui变化时，输出端反映出两种状态。高电位和低电位。

2、常用的幅度比较器有过零比较器、具有滞回特性的过零比较器（又称Schmitt触发器）、

双限比较器（又称窗口比较器）等。

1) 图14-2为简单过零比较器

图14-2 过零比较器

2) 图14-3为具有滞回特性的过零比较器。

过零比较器在实际工作时，如果Ui 恰好在过零值附近，则由于零点漂移的存在，U O 将不断由一个极限值转换到另一个极限值，这在控制系统中，对执行机构将是很不利的。为此，就需要输出特性具有滞回现象。如图14-3所示：

图14-3 具有滞回特性的过零比较器

从输出端引一个电阻分压支路到同相输入端，若U O 改变状态，U ∑点也随着改变电位，使过零点离开原来位置。当U O 为正（记作D U ）D f U R R R U 2

2

+=

∑，则当U D > U ∑后，U O

即由正变负(记作-U D )，此时U ∑变为-U ∑。故只有当U i 下降到-U ∑以下，才能使U O 再度回升到U D ，于是出现图(b)中所示的滞回特性。-U ∑与U ∑的差别称为回差。改变R2的数值可以改变回差的大小。

3) 窗口（双限）比较器

图14-4 两个简单比较器组成的窗口比较器

简单的比较器仅能鉴别输入电压Ui 比参考电压U R 高或低的情况，窗口比较电路是由两个简单比较器组成，如图14-4所示，它能指示出U i 值是否处于-

+

R R U U 和之间。

四、实验内容

a. 过零电压比较器

1、关闭系统电源。按图14-5正确连接电路。连接信号源输出和U i 。

2、打开系统电源，用万用表测量U i 悬空时的U O 电压。

3、调节信号源输出f=500Hz 、峰峰值为2V 的正弦信号，用双踪示波器观察U i 和U O 波形。

4、改变U i 幅值，测量传输特性曲线。

图14-5 过零比较器

b. 反相滞回比较器

图14-6 反相滞回比较器

1、关闭系统电源。按图14-6正确连接电路。连接直流信号源输出和U i。

2、打开系统电源，调好一个-4.2V-+4.2V可调直流信号源作为U i，用万用表测出U i由+4.2V →-4.2V时U O值发生跳变时U i的临界值。

3、同上，测出U i由-4.2V→+4.2V时U O值发生跳变时U i的临界值。

4、关闭系统电源。把U i改为接信号源输出。

5、打开系统电源调节信号源输出f=500Hz，峰峰值为2V的正弦信号，用双踪示波器观察U i和U0波形。

6、将分压支路100K电阻（R3）改为200K(100K+100K，另一个100K电阻用电位器代替)，重复上述实验，测定传输特性。

c. 同相滞回比较器

图14-7 同相滞回比较器

1、如图14-7所示正确连接电路，参照2，自拟实验步骤及方法。

2、将结果与2相比较。

d. *窗口比较器

参照图14-4自拟实验步骤和方法测定其传输特性。

集成运算放大器应用实验

《电路与电子学基础》实验报告 实验名称集成运算放大器应用 班级2013211XXX 学号2013211XXX 姓名XXX

实验7.1 反相比例放大器 一、实验目的 1．测量反相比例运算放大器的电压增益，并比较测量值与计算值。 2．测定反响比例放大器输出与输入电压波形之间的相位差。 3．根据运放的输入失调电压计算直流输出失调电压，并比较测量值与计算值。 4．测定不同电平的输入信号对直流输出失调电压的影响。 二、实验器材 LM 741 运算放大器 1个 信号发生器 1台 示波器 1台 电阻：1kΩ 2个，10kΩ 1个，100kΩ 2个 三、实验步骤 1.在EWB平台上建立如图7-1所示的实验电路，仪器按图设置。 单击仿真开关运行动态分析，记录输入峰值电压 V和输出峰值电压 ip V，并记录直流输出失调电压of V及输出与输入正弦电压波形之间的op 相位差。

Vip=4.9791mV Vop=498.9686mV Vof=99.37mV 相位差π 2.根据步骤1的电压测量值，计算放大器的闭环电压增益Av。 Av=-100.2 3.根据电路元件值，计算反相比例运算放大器的闭环电压增益。 Av=-100 4.根据运放的输入失调电压 V和电压增益Av，计算反相比例运放 if 的直流输出失调电压 V。 of Vof=100mV 四、思考与分析 1．步骤3中电压增益的计算值与步骤1，2中的测量值比较，情况如何？ 计算值为-100，测量值为-100.2，基本相等，略有误差

2．输出与输入正弦电压波形之间的相位差怎样？ 相位差为π 3．步骤1中直流输出失调电压的测量值与步骤4中的计算值比较，情况如何？ 测量值为99.37mV,计算值为100mV,基本相等，略有误差 4．步骤1中峰值输出电压占直流输出失调电压的百分之几？ 500% 5．反馈电阻 R的变化对放大器的闭环电压增益有何影响？ f 在R1一定的条件下，Rf越大，闭环电压增益越大 实验7.2 加法电路 一、实验目的 1．学习运放加法电路的工作原理。 2．分析直流输入加法器。 3．分析交直流输入加法器。 4．分析交流输入加法器。 二、实验器材 LM741 运算放大器 1个直流电源 2个 0～2mA毫安表 4个万用表 1个 信号发生器 1台

实验五集成运算放大器的基本应用共7页文档

实验五集成运算放大器的基本应用(I) ─模拟运算电路─ 一、实验目的 1、了解和掌握集成运算放大器的功能、引脚 2、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。 3、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。 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 =0 输出阻抗r o 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。 基本运算电路 1) 反相比例运算电路 电路如图8－1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R 2＝R 1 // R F 。 图8－1 反相比例运算电路 图8－2 反相加法运算电路 2) 反相加法电路 电路如图8－2所示，输出电压与输入电压之间的关系为 )U R R U R R ( U i22 F i11F O +-= R 3＝R 1 // R 2 // R F 3) 同相比例运算电路 图8－3(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 1 F O U R R U - =

集成运算放大器及其应用

第九章集成运算放大器及其应用（易映萍） 9.1 差分放大电路 9.2互补功率放大电路 9.3 集成运算放大电路 9.4 理想集成运放的线性运用电路 9.5 理想集成运放的非线性运用电路 习题 第九章集成运算放大器及其应用 9.1 差分放大电路 9.1.1 直接耦合多级放大电路的零点漂移现象 工业控制中的很多物理量均为模拟量，如温度、流量、压力、液面和长度等，它们通过不同的传感器转化成的电量也均为变化缓慢的非周期性连续信号，这些信号具有以下两个特点： 1．信号比较微弱，只有通过多级放大才能驱动负载； 2．信号变化缓慢，一般采用直接耦合多级放大电路将其放大。 u＝0）时，人们在试验中发现，在直接耦合的多级放大电路中，即使将输入端短路（即 i u≠0）,这种现象称为零点漂移（简称为零漂），如图输出端还会产生缓慢变化的电压（即 o 9.1所示。 （a）测试电路（b）输出电压u o的漂移 图9.1 零点漂移现象 9.1.2 零漂产生的主要原因 在放大电路中，任何参数的变化，如电源电压的波动、元件的老化以及半导体元器件参数随温度变化而产生的变化，都将产生输出电压的漂移，在阻容耦合放大电路中，耦合电容对这种缓慢变化的漂移电压相当于开路，所以漂移电压将不会传递到下一级电路进一步放

大。但是，在直接耦合的多级放大电路中，前一级产生的漂移电压会和有用的信号（即要求放大的输入信号）一起被送到下一级进一步放大，当漂移电压的大小可以和有用信号相当时，在负载上就无法分辨是有效信号电压还是漂移电压，严重时漂移电压甚至把有效信号电压淹没了，使放大电路无法正常工作。 采用高质量的稳压电源和使用经过老化实验的元件就可以大大减小由此而产生的漂移，所以由温度变化所引起的半导体器件参数的变化是产生零点漂移现象的主要原因，因而也称零点漂移为温度漂移，简称温漂，从某种意义上讲零点漂移就是静态工作点Q点随温度的漂移。 9.1.3抑制温漂的方法 对于直接耦合多级放大电路，如果不采取措施来抑制温度漂移，其它方面的性能再优良，也不能成为实用电路。抑制温漂的方法主要由以下几种： （1）采用稳定静态工作的分压式偏置放大电路中Re的负反馈作用； （2）采用温度补偿的方法，利用热敏元件来抵消放大管的变化； （3）采用特性完全相同的三极管构成“差分放大电路”； 9.1.4 差分放大电路 差分放大电路是构成多级直接耦合放大电路的基本单元电路。直接耦合的多级放大电路的组成框图如图9.2所示。 图9.2 多级放大的组成框图 A倍后传送到负载上，对电路造从上图可知输入级一旦产生了温漂，会经中间级放大 u2 A≈1，对电路造成的成严重的影响，而中间级产生的温漂，由于直接到达功放级而功放的 u 影响跟输入级相比少得多，所以，我们主要应设法抑制输入级产生的温漂，故在直接耦合的多级放大电路中只有输入级常采用差分放大电路的形式来抑制温漂。 9.1.4.1 差分放大电路的组成及结构特点 一．电路组成 差分放大电路如图9.3所示。

集成运算放大器的基本应用

实验十一 集成运算放大器的基本应用 —— 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、双踪示波器 2、万用表 3、交流毫伏表 4、信号发生器 三、实验原理 在线性应用方面，可组成比例、加法、减法、积分、微分、对数、指数等模拟运算电路。 1、 反相比例运算电路 电路如图11-1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 i F O U R R U 1 - = （11-1） U i O 图11-1 反相比例运算电路 为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∥R F ，此处为了简化电路，我们选取R2=10K 。

2、反相加法电路 U O U 图11-2 反相加法运算电路 电路如图11-2所示，输出电压与输入电压之间的关系为 )( 22 11i F i F O U R R U R R U +-= R 3=R 1∥R 2∥R F （11-2） 3、同相比例运算电路 图11-3（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 F O U R R U )1(1 + = R 2=R 1∥R F （11-3） 当R1→∞时，U O =U i ，即得到如图11-3（b ）所示的电压跟随器。图中R2=R F ，用以减小漂移和起保护作用。一般RF 取10K Ω，R F 太小起不到保护作用，太大则影响跟随性。 (a)同相比例运算 (b)电压跟随器 图11-3 同相比例运算电路 4、差动放大电路(减法器) 对于图11-4所示的减法运算电路，当R1=R2，R3=R F 时，有如下关系式： )(1 120i i U U R RF U -= （11-4）

运算放大器的典型应用

Op Amp Circuit Collection AN-31

Practical Differentiator f c e 1 2q R2C1 f h e 1 2q R1C1 e 1 2q R2C2 f c m f h m f unity gain TL H 7057–9 Integrator V OUT e b 1 R1C1 t2 t1 V IN dt f c e 1 2q R1C1 R1e R2 For minimum offset error due to input bias current TL H 7057–10 Fast Integrator TL H 7057–11Current to Voltage Converter V OUT e l IN R1 For minimum error due to bias current R2e R1 TL H 7057–12 Circuit for Operating the LM101 without a Negative Supply TL H 7057–13Circuit for Generating the Second Positive Voltage TL H 7057–14

Neutralizing Input Capacitance to Optimize Response Time C N s R1 R2 C S TL H 7057–15 Integrator with Bias Current Compensation Adjust for zero integrator drift Current drift typically0 1 n A C over b55 C to125 C temperature range TL H 7057–16 Voltage Comparator for Driving DTL or TTL Integrated Circuits TL H 7057–17 Threshold Detector for Photodiodes TL H 7057–18 Double-Ended Limit Detector V OUT e4 6V for V LT s V IN s V UT V OUT e0V for V IN k V LT or V IN l V UT TL H 7057–19 Multiple Aperture Window Discriminator TL H 7057–20

集成运算放大器的基本应用

实验名称 集成运算放大器的基本应用 一.实验目的 1.掌握集成运算放大器的正确使用方法。 2.掌握用集成运算放大器构成各种基本运算电路的方法。 3.学习正确使用示波器交流输入方式和直流输入方式观察波形的方法，重点掌握积分输入，输出波形的测量和描绘方法。 二.实验元器件 集成运算放大器 LM324 1片 电位器 1k Ω 1只 电阻 100k Ω 2只；10k Ω 3只；5.1k Ω 1只；9k Ω 1只 电容 0.01μf 1只 三、预习要求 1.复习由运算放大器组成的反相比例、反相加法、减法、比例积分运算电路的工作原理。 2.写出上述四种运算电路的vi 、vo 关系表达式。 3.实验前计算好实验内容中得有关理论值，以便与实验测量结果作比较。 4.自拟实验数据表格。 四.实验原理及参考电路 本实验采用LM324集成运算放大器和外接电阻、电容等构成基本运算电路。 1. 反向比例运算 反向比例运算电路如图1所示，设组件LM324为理想器件，则 11 0υυR R f -=

R f 100k R 1 10k A 10k R L v o v 1 R 9k 图1 其输入电阻1R R if ≈，图中1//R R R f ='。 由上式可知，改变电阻f R 和1R 的比值，就改变了运算放大器的闭环增益vf A 。 在选择电路参数是应考虑： ○ 1根据增益，确定f R 与1R 的比值，因为 1 R R A f vf - = 所以，在具体确定f R 和1R 的比值时应考虑；若f R 太大，则1R 亦大，这样容易引起较大的失调温漂；若f R 太小，则1R 亦小，输入电阻if R 也小，可能满足不了高输入阻抗的要求，故一般取f R 为几十千欧至几百千欧。 若对放大器输入电阻有要求，则可根据1R R i =先确定1R ，再求f R 。 ○ 2运算放大器同相输入端外接电阻R '是直流补偿电阻，可减小运算放大器偏执电流产生的不良影响，一般取1//R R R f ='，由于反向比例运算电路属于电压并联负反馈，其输入、输出阻抗均较低。 本次试验中所选用电阻在电路图中已给出。 2. 反向比例加法运算 反向比例加法运算电路如图2所示，当运算放大器开环增益足够大时，其输入端为“虚地”，11v 和12v 均可通过1R 、2R 转换成电流，实现代数相加，其输出电压 ??? ??+-=122111 v R R v R R v f f o 当R R R ==21时 ()1211v v R R v f o +- = 为保证运算精度，除尽量选用精度高的集成运算放大器外，还应精心挑选精度高、稳定性好的电阻。f R 与R 的取值范围可参照反比例运算电路的选取范围。 同理，图中的21////R R R R f ='。

集成运放线性应用

实训九 集成运放的线性应用 内容一 集成运放的反相、同相比例运算电路 一、实训目的 1.掌握集成运算放大器的使用方法。 2.了解集成运放构成反相比例、同相比例运算电路的工作原理。 3.掌握集成运放反相比例、同相比例运算电路的测试方法。 二、实训测试原理 1. 反相放大电路 电路如图（1）所示。输入信号U i 通过电阻R 1加到集成运放的反相输入端，输出信号通过反馈电阻R f 反送到运放的反相输入端，构成电压并联负反馈。 根据“虚断”概念，即i N =i p ，由于R 2接地， 所以同相端电位U p =0。又根据“虚短”概念可知，U N =U p ，则U N =U p =0，反相端电位也为零。但反相端又不是接地点，所以N 点又称“虚地”。则有 f 1i i =,1i = 1i R U ,f i =-f 0R U 则0U =-1 f R R i U 。 运放的同相输入端经电阻R 2接地,R 2叫平衡电阻，其大小为R 2=R 1∥R f 。 图（1） 反相放大电路 图（2） 同相放大电路 图（3） 电压跟随器 2. 同相放大电路 电路如图（2）所示。输入信号U i 通过平衡电阻R 2加到集成运放的同相输入端，输出信号通过反馈电阻R f 反送到运放的反相输入端，构成电压串联负反馈。根据“虚断”与“虚短”的概念，有N P i U U U ==，i N =i P =0；则得i 1f 0)1(U R U +=若1R =∞,0f =R ,则i 0U U =即为电压跟随器，如图（3）。

三、实训仪器设备 1.直流稳压电源 2.万用表 3.示波器 四、实训器材 1. 集成块μA741(HA17741) 2. 电阻10KΩ×2 100KΩ×2 2 KΩ×2 3. 电位器1KΩ×1 五、实训电路 图（3）反相比例运算实训电路 图（4）同相比例运算实训电路 六、测试步骤及内容 1. 反相比例运算实训

集成运算放大器的基本应用

第7章集成运算放大器的基本应用 7.1 集成运算放大器的线性应用 7.1.1 比例运算电路 7.1.2 加法运算电路 7.1.3 减法运算电路 7.1.4 积分运算电路 7.1.5 微分运算电路 7.1.6 电压—电流转换电路 7.1.7 电流—电压转换电路 7.1.8 有源滤波器 *7.1.9 精密整流电路 7.2 集成运放的非线性应用 7.2.1 单门限电压比较器 7.2.2 滞回电压比较器 7.3 集成运放的使用常识 7.3.1 合理选用集成运放型号 7.3.2 集成运放的引脚功能 7.3.3 消振和调零 7.3.4 保护 本章重点: 1. 集成运算放大器的线性应用：比例运算电路、加减法运算电路、积分微分运算电路、一阶有源滤波器、二阶有源滤波器 2. 集成运算放大器的非线性应用：单门限电压比较器、滞回比较器 本章难点: 1. 虚断和虚短概念的灵活应用 2. 集成运算放大器的非线性应用 3. 集成运算放大器的组成与调试 集成运算放大器(简称集成运放)在科技领域得到广泛的应用，形成了各种各样的应用电路。从其功能上来分，可分为信号运算电路、信号处理电路和信号产生电路。从本章开始和以后的相关章节分别介绍它们的应用。 7.1 集成运算放大器的线性应用

集成运算放大器的线性应用 7.1.1 比例运算电路 1. 同相比例运算电路 (点击查看大图)反馈方式：电压串联负反馈 因为有负反馈，利用虚短和虚断 虚短: u-= u+= u i

虚断: i +=i i- =0 ， i 1 =i f 电压放大倍数: 平衡电阻R=R f//R1 2. 反相比例运算 (点击查看大图)反馈方式：电压并联负反馈 因为有负反馈，利用虚短和虚断 i - =i+= 0（虚断） u + =0，u－=u+=0（虚地） i 1 =i f 电压放大倍数:

集成运算放大器电路分析及应用(完整电子教案)

集成运算放大器电路分析及应用（完整电子教案） 3.1 集成运算放大器认识与基本应用 在太阳能充放电保护电路中要利用集成运算放大器LM317实现电路电压检测，并通过三极管开关电路实现电路的控制。首先来看下集成运算放大器的工作原理。 【项目任务】 测试如下图所示，分别测量该电路的输出情况，并分析电压放大倍数。 R1 15kΩ R3 15kΩ R4 10kΩ V2 4 V XFG1 1 VCC 5V U1A LM358AD 3 2 4 8 1 VCC 3 5 2 4 R1 15kΩR2 15kΩ R3 15kΩ R4 10kΩ V2 4 V XFG1 1 VCC 5V U1A LM358AD 3 2 4 8 1 VCC 3 5 2 4 函数信号发生器函数信号发生器 (a)无反馈电阻(b)有反馈电阻 图3.1集成运算符放大器LM358测试电路(multisim) 【信息单】 集成运放的实物如图3.2 所示。 图3.2 集成运算放大 1.集成运放的组成及其符号 各种集成运算放大器的基本结构相似，主要都是由输入级、中间级和输出级以及偏置电路组成，如图3.3所示。输入级一般由可以抑制零点漂移的差动放大电路组成；中间级的作用是获得较大的电压放大倍数，可以由共射极电路承担；输出级要求有较强的带负载能力，一般采用射极跟随器；偏置电路的作用是为各级电路供给合理的偏置电流。

图3.3集成运算放大电路的结构组成 集成运放的图形和文字符号如图 3.4 所示。 图3.4 集成运放的图形和文字符号 其中“-”称为反相输入端，即当信号在该端进入时， 输出相位与输入相位相反； 而“+”称为同相输入端，输出相位与输入信号相位相同。 2.集成运放的基本技术指标 集成运放的基本技术指标如下。 ⑴输入失调电压 U OS 实际的集成运放难以做到差动输入级完全对称，当输入电压为零时，输出电压并不为零。规定在室温(25℃)及标准电源电压下，为了使输出电压为零，需在集成运放的两输入端额外附加补偿电压，称之为输入失调电压U OS ，U OS 越小越好，一般约为 0.5～5mV 。 ⑵开环差模电压放大倍数 A od 集成运放在开环时(无外加反馈时)，输出电压与输入差模信号的电压之比称为开环差模电压放大倍数A od 。它是决定运放运算精度的重要因素，常用分贝(dB)表示，目前最高值可达 140dB(即开环电压放大倍数达 107 )。 ⑶共模抑制比 K CMRR K CMRR 是差模电压放大倍数与共模电压放大倍数之比，即od CMRR oc A K =A ，其含义与差动放大器中所定义的 K CMRR 相同，高质量的运放 K CMRR 可达160d B 。 ⑷差模输入电阻 r id r id 是集成运放在开环时输入电压变化量与由它引起的输入电流的变化量之比，即从输入端看进去的动态电阻，一般为M Ω数量级，以场效应晶体管为输入级的r id 可达104M Ω。分析集成运放应用电路时，把集成运放看成理想运算放大器可以使分析简化。实际集成运 放绝大部分接近理想运放。对于理想运放，A od 、K CMRR 、r id 均趋于无穷大。 ⑸开环输出电阻 r o r o 是集成运放开环时从输出端向里看进去的等效电阻。其值越小，说明运放的带负载能力越强。理想集成运放r o 趋于零。 其他参数包括输入失调电流I OS 、输入偏置电流 I B 、输入失调电压温漂 d UOS /d T 和输入失调电流温漂 d IOS /d T 、最大共模输入电压 U Icmax 、最大差模输入电压 U Idmax 等，可通过器件

集成运放基本应用之一—模拟运算电路

集成运放基本应用之一—模拟运算电路

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实验十二集成运放基本应用之一——模拟运算电路 一、实验目的 1、了解并掌握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原理与功能。 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。 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。 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。 基本运算电路 1) 反相比例运算电路 电路如图5－1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R 2＝R 1 // R F 。 图5－1 反相比例运算电路 图5－2 反相加法运算电路 2) 反相加法电路 电路如图5－2所示，输出电压与输入电压之间的关系为 )U R R U R R ( U i22 F i11F O +-= R 3＝R 1 / R 2 // R F 3) 同相比例运算电路 图5－3(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 1 F O )U R R (1U + = R 2＝R 1 / R F 当R 1→∞时，U O ＝U i ，即得到如图5－3(b)所示的电压跟随器。图中R 2＝R F ， i 1 F O U R R U -=

实验 集成运算放大器的基本应用

实验集成运算放大器的基本应用（Ⅱ）——有源滤波器 一、实验目的 1、熟悉用运放、电阻和电容组成有源低通滤波、高通滤波和带通、带阻滤波器。 2、学会测量有源滤波器的幅频特性。 二、实验原理 （a）低通（b）高通 (c) 带通（d）带阻 图9－1 四种滤波电路的幅频特性示意图 由RC元件与运算放大器组成的滤波器称为RC有源滤波器，其功能是让一定频率范围内的信号通过，抑制或急剧衰减此频率范围以外的信号。可用在信息处理、数据传输、抑制干扰等方面，但因受运算放大器频带限制，这类滤波器主要用于低频范围。根据对频率范围的选择不同，可分为低通(LPF)、高通(HPF)、带通(BPF)与带阻(BEF)等四种滤波器，它们的幅频特性如图9－1所示。 具有理想幅频特性的滤波器是很难实现的，只能用实际的幅频特性去逼近理想的。一般来说，滤波器的幅频特性越好，其相频特性越差，反之亦然。滤波器的阶数越高,幅频特性衰减的速率越快，但RC网络的节数越多，元件参数计算越繁琐，电路调试越困难。任何高阶滤波器均可以用较低的二阶RC有滤波器级联实现。 1、低通滤波器（LPF） 低通滤波器是用来通过低频信号衰减或抑制高频信号。 如图9－2（a）所示，为典型的二阶有源低通滤波器。它由两级RC滤波环节与同相比例运算电路组成，其中第一级电容C接至输出端，引入适量的正反馈，以改善幅频特性。 图9－2（b）为二阶低通滤波器幅频特性曲线。

(a)电路图 (b)频率特性 图9－2 二阶低通滤波器 电路性能参数 1 f uP R R 1A + = 二阶低通滤波器的通带增益 RC 2π1 f O = 截止频率，它是二阶低通滤波器通带与阻带的界限频率。 uP A 31 Q -= 品质因数，它的大小影响低通滤波器在截止频率处幅频特性的形状。 2、高通滤波器（HPF ） 与低通滤波器相反，高通滤波器用来通过高频信号，衰减或抑制低频信号。 只要将图9－2低通滤波电路中起滤波作用的电阻、电容互换，即可变成二阶有源高通滤波器，如图9－3(a)所示。高通滤波器性能与低通滤波器相反，其频率响应和低通滤波器是“镜象”关系，仿照LPH 分析方法，不难求得HPF 的幅频特性。 (a) 电路图 (b) 幅频特性 图9－3 二阶高通滤波器 电路性能参数A uP 、f O 、Q 各量的函义同二阶低通滤波器。 图9－3（b ）为二阶高通滤波器的幅频特性曲线，可见，它与二阶低通滤波器的幅频特性曲线有“镜像”关系。 3、 带通滤波器（BPF ）

实验--集成运算放大器的基本应用

实验--集成运算放大器的基本应用

实验集成运算放大器的基本应用（Ⅱ）——有源滤波器一、实验目的 1、熟悉用运放、电阻和电容组成有源低通滤波、高通滤波和带通、带阻滤波器。 2、学会测量有源滤波器的幅频特性。 二、实验原理 （a）低通（b）高通 (c) 带通（d）带阻 图9－1 四种滤波电路的幅频特性示意图 由RC元件与运算放大器组成的滤波器称为RC有源滤波器，其功能是让一定频率范围内的信号通过，抑制或急剧衰减此频率范围以外的信号。可用在信息处理、数据传输、抑制干扰等方面，但因受运算放大器频带限制，这类滤波器主要用于低频范围。根据对频率范围的选择不同，可分为低通(LPF)、高通(HPF)、带通(BPF)与带阻(BEF)等四种滤波器，它们的幅频特性如图9－1所示。

具有理想幅频特性的滤波器是很难实现的，只能用实际的幅频特性去逼近理想的。一般来说，滤波器的幅频特性越好，其相频特性越差，反之亦然。滤波器的阶数越高,幅频特性衰减的速率越快，但RC 网络的节数越多，元件参数计算越繁琐，电路调试越困难。任何高阶滤波器均可以用较低的二阶RC 有滤波器级联实现。 1、 低通滤波器（LPF ） 低通滤波器是用来通过低频信号衰减或抑制高频信号。 如图9－2（a ）所示，为典型的二阶有源低通滤波器。它由两级RC 滤波环节与同相比例运算电路组成，其中第一级电容C 接至输出端，引入适量的正反馈，以改善幅频特性。 图9－2（b ）为二阶低通滤波器幅频特性曲线。 (a)电路图 (b)频率特性 图9－2 二阶低通滤波器 电路性能参数 1 f uP R R 1A += 二阶低通滤波器的通带增益 RC 2π1f O = 截止频率，它是二阶低通滤波 器通带与阻带的界限频率。 uP A 31Q -= 品质因数，它的大小影响低 通滤波器在截止频率处幅频特性的形状。

实验二 集成运算放大器的基本应用(I)

实验二 集成运算放大器的基本应用(I) ─ 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。 集成运算放大器配接不同的外围元件可以方便灵活地实现各种不同的运算电路（线性放大和非线性电路）。用运算放大器组成的运算电路（也叫运算器），可以实现输入信号和输出信号之间的数学运算和函数关系，是运算放大器的基本用途之一，这些运算器包括比例器、加法器、减法器、对数运算器、积分器、微分器、模拟乘法器等各种模拟运算功能电路。 (1) 反相比例运算电路 电路如图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R 2＝R 1 // R F 。 i U 10-=- =i 1 F O U R R U

图1 反相比例运算电路 (2) 同相比例运算电路 图2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 U 11=+ =i 1 F O )U R R (1U R 2＝R 1 // R F 图2 同相比例运算电路 三 实验设备与器件 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OP07×1 9.1K Ω、10 K Ω、100 K Ω电阻各1个，导线若干。 2 3 6 7 4 1 8 2 3 1 8 4 6 7

运算放大器基本应用

东南大学电工电子实验中心 实验报告 课程名称：电子电路实验 第一次实验 实验名称：运算放大器的基本应用 院（系）：吴健雄学院专业：电类强化 姓名：周晓慧学号：61010212 实验室: 105实验组别： 同组人员：无实验时间：2012年03月23日评定成绩：审阅教师：

实验一运算放大器的基本应用 一、实验目的： 1、熟练掌握反相比例、同相比例、加法、减法、积分、微分等电路的设计方法； 2、熟练掌握运算放大电路的故障检查和排除方法，以及增益、幅频特性、传输特性曲线、 带宽的测量方法； 3、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； 4、了解运放调零和相位补偿的基本概念； 5、掌握利用运算放大器设计各种运算功能电路的方法及实验测量技能。 二、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。

2、 设计一个反相比例放大器，要求：|A V |=10，Ri>10K Ω，将设计过程记录在预习报告上； （1） 仿真原理图 （2） 参数选择计算 因为要求|A v |=10，即|V 0/V i |= |-R f /R 1|=10,故取R f =10R 1,.又电阻应尽量大些，故取：R 1=10k Ω，Rk=100 k Ω, R L =10 k Ω （3） 仿真结果 图中红色波形表示输入，另一波形为输出，通过仿真可知|V 0/V i |=9.77≈10，仿真正确。 3、 设计一个电路满足运算关系U O = -2U i1 + 3U i2

运算放大器详细的应用电路(很详细)

§8.1 比 例运算电 路 8.1.1 反相比例电路 1. 基本电路 电压并联负反馈输入端虚短、虚断 特点： 反相端为虚地，所以共模输入可视为0，对运放共模抑制比要求低 输出电阻小，带负载能力强 要求放大倍数较大时，反馈电阻阻值高，稳定性差。 如果要求放大倍数100，R1=100K，Rf=10M 2. T型反馈网络（T型反馈网络的优点是什么？） 虚短、虚断

8.1.2 同相比例电路 1. 基本电路：电压串联负反馈 输入端虚短、虚断 特点： 输入电阻高，输出电阻小，带负载能力强 V-=V+=V i，所以共模输入等于输入信号，对运放的共模抑制比要求高 2. 电压跟随器 输入电阻大输出电阻小，能真实地将输入信号传给负载而从信号源取流很小§8.2 加减运算电路 8.2.1 求和电路 1.反相求和电路 2.

虚短、虚断 特点：调节某一路信号的输入电阻不影响其他路输入与输出的比例关系 3.同相求和电路 4. 虚短、虚断 8.2.2 单运放和差电路

8.2.3 双运放和差电路 例1:设计一加减运算电路 设计一加减运算电路，使 V o=2Vi1+5Vi2-10Vi3 解：用双运放实现

如果选Rf1=Rf2=100K，且R4= 100K 则：R1=50K R2=20K R5=10K 平衡电阻 R3= R1// R2// Rf1=12.5K R6=R4//R5//Rf2= 8.3K 例2:如图电路，求A vf，Ri 解： §8.3 积分电路和微分电路 8.3.1 积分电路 电容两端电压与电流的关系：

积分实验电路 积分电路的用途 将方波变为三角波（Vi：方波，频率500Hz，幅度1V）

运算放大器详细的应用电路(很详细)

§8.1比 例运算电 路 8.1.1反相比例电路 1.基本电路 电压并联负反馈输入端虚短、虚断 特点： 反相端为虚地，所以共模输入可视为0，对运放共模抑制比要求低 输出电阻小，带负载能力强 要求放大倍数较大时，反馈电阻阻值高，稳定性差。 如果要求放大倍数100，R1=100K，Rf=10M 2. T型反馈网络（T型反馈网络的优点是什么？） 虚短、虚断

8.1.2同相比例电路 1.基本电路：电压串联负反馈 输入端虚短、虚断 特点： 输入电阻高，输出电阻小，带负载能力强 V-=V+=Vi，所以共模输入等于输入信号，对运放的共模抑制比要求高 2.电压跟随器 输入电阻大输出电阻小，能真实地将输入信号传给负载而从信号源取流很小§8.2加减运算电路 8.2.1求和电路 1.反相求和电路 2.

虚短、虚断 特点：调节某一路信号的输入电阻不影响其他路输入与输出的比例关系 3.同相求和电路 4. 虚短、虚断 8.2.2单运放和差电路

8.2.3双运放和差电路 例1:设计一加减运算电路 设计一加减运算电路，使Vo=2Vi1+5Vi2-10Vi3 解：用双运放实现

如果选Rf1=Rf2=100K，且R4= 100K 则：R1=50K R2=20K R5=10K 平衡电阻R3= R1// R2// Rf1=12.5K R6=R4//R5//Rf2= 8.3K 例2:如图电路，求Avf，Ri 解： §8.3积分电路和微分电路 8.3.1积分电路 电容两端电压与电流的关系：

积分实验电路 积分电路的用途 将方波变为三角波（Vi：方波，频率500Hz，幅度1V）

单电源供电集成运算放大器的电路及其应用

单电源供电集成运算放大器的电路及其应用 文章包括以下四个部分 一、单电源运放应用：基础知识 二、单电源运放应用：基本电路 三、单电源运算放大器电路应用：滤波 四、单电源运算放大器的偏置与去耦电路设计 大多数集成运算放大器电略部采用正、负对称的双电源供电，在只有一组电源的情况下，集成运算放大器也能正常工作。图1所示为两种采用单电源供电的供电电路。 采用单电源对集成这算放大器供电的常用方法是，把集成运算放大器两输入端电位抬高（且通常抬高至电源电压的一半，即E＋/2），抬高后的这个电位就相当于双电源供电时的“地”电位，因此在静态工作时，输出端的电位也将等于两输入端的静态电位，即E＋/2。 图中，集成运算放大器两输入端抬高的电压由R4、R5对电源分压后产生，约等于E+ /2；C2为滤波电容；C1和C3分别为输入、输出隔直电容。为了减小输入失调电流的影响，图1（a）中R1应等于R2与R4的并联值，图1（b）中R1应等于R2与R3的并联值。 图1（a）为反相输入方式，电路的交流放大倍数为R4/R3=100倍；图1（b）为同相输入方式，电路的交流放大倍数为R3/R2=10倍。

单电源运放应用图集(一)：基础知识 我们经常看到很多非常经典的运算放大器应用图集，但是这些应用都建立在双电源的基础上，很多时候，电路的设计者必须用单电源供电，但是他们不知道该如何将双电源的电路转换成单电源电路。 在设计单电源电路时需要比双电源电路更加小心，设计者必须要完全理解这篇文章中所述的内容。 1．1 电源供电和单电源供电 所有的运算放大器都有两个电源引脚，一般在资料中，它们的标识是VCC＋和VCC －，但是有些时候它们的标识是VCC＋和GND。这是因为有些数据手册的作者企图将这种标识的差异作为单电源运放和双电源运放的区别。但是，这并不是说他们就一定要那样使用――他们可能可以工作在其他的电压下。在运放不是按默认电压供电的时候，需要参考运放的数据手册，特别是绝对最大供电电压和电压摆动说明。 绝大多数的模拟电路设计者都知道怎么在双电源电压的条件下使用运算放大器，比如图一左边的那个电路，一个双电源是由一个正电源和一个相等电压的负电源组成。一般是正负15V，正负12V和正负5V也是经常使用的。输入电压和输出电压都是参考地给出的，还包括正负电压的摆动幅度极限Vom以及最大输出摆幅。 单电源供电的电路(图一中右)运放的电源脚连接到正电源和地。正电源引脚接到VCC ＋，地或者VCC－引脚连接到GND。将正电压分成一半后的电压作为虚地接到运放的输入引脚上，这时运放的输出电压也是该虚地电压，运放的输出电压以虚地为中心，摆幅在Vom 之内。有一些新的运放有两个不同的最高输出电压和最低输出电压。这种运放的数据手册中会特别分别指明Voh 和Vol 。需要特别注意的是有不少的设计者会很随意的用虚地来参考输入电压和输出电压，但在大部分应用中，输入和输出是参考电源地的，所以设计者必须在输入和输出的地方加入隔直电容，用来隔离虚地和地之间的直流电压。(参见1.3节) 图一 通常单电源供电的电压一般是5V，这时运放的输出电压摆幅会更低。另外现在运放的供电电压也可以是3V 也或者会更低。出于这个原因在单电源供电的电路中使用的运放

集成运算放大器的基本应用

江西省电子信息技师学院 实验一：集成运算放大器的基本应用 一、实验目的 1、学习软件ISIS的使用方法。 2、学习集成运算放大器的基本应用设计。 二、软件使用有关说明 1、运行ISIS软件 2、界面熟悉 3、软件操作： （1）原理图放大和缩小：使用工具栏中的放大、缩小按钮；或采用鼠标滚轮来操作。

（2）删除一个元件或者连线：鼠标右键连续点两次目标。 （3）添加一个元件到原理图：选择DEVICE栏上的“P”按钮，找到元件作在的库，双击目标（object）内的元件名字，则可加入到待选栏里面。以后选择元件就在待选栏中鼠标左键单击一个元件名，在原理图区中鼠标左键单击则可加一个元件到原理图上。 （4）连线：如果要将两个元件连接起来，按如下操作 （5）添加节点： （6）修改元件参数：右键单击一个元件，变成红色后，左键单击即可出现属性框以修改相应属性。 三、实验原理 集成运算放大器可以作为一个器件构成各种基本功能的电路。这些基本电路又可以作为单元电路组成电子应用电路。 1．反相放大器 反相放大器是最基本的电路，如下图所示。

其闭环电压增益为： 输入电阻R i＝ R1 输出电阻R o≈ 0 平衡电阻R p = R1∥R F 反馈电阻R F值不能太大，否则会产生较大的噪声及漂移。取值应远大于信号源V i的内阻。若R F＝ R1则为反相器，可作为信号的极性转换电路。 2、同相放大器 同相放大器也是最基本的电路．如下图所示。 其闭环电压增益为： 输入电阻R i＝R IC 式中，R IC——运放本身同相端对地的共模输入电阻．一般为108Ω。 输出电阻R o≈ 0 平衡电阻R p = R1∥R F 同相放大器具有输入阻抗非常高，输出阻抗很低的特点．广泛用于前置放大级。 若R F＝ 0，R1≈∞ (开路)，则为电压跟随器。与晶体管电压跟随器(射极输出器)相比．集成运放的电压跟随器的输入阻抗更高．几乎不从信号源吸取电流；输出阻抗更小，可视作电压源，是较理想的阻抗变换器（跟随器）。 3．加法器 基本的加法器电路如下图所示。

集成运算放大器的应用实验报告39585

集成运算放大器的应用实验报告 【摘要】：本题目关于放大器设计的基本目标：使用一片通用四运放芯片LM324组成预设的电路，电路包括三角波产生器、加法器、滤波器、比较器四个设计模块，每个模块均采用一个运放及一定数目的电容、电阻搭建，通过理论计算分析，最终实现规定的电路要求。 【关键字】：运算放大器LM324、三角波信号发生器、加法器、滤波器、比较器

一、设计任务 使用一片通用四运放芯片LM324 组成电路框图见图1（a），实现下述功能： 使用低频信号源产生，的正弦波信号，加至加法器的输入端，加法器的另一输入端加入由自制振荡器产生的信号uo1， uo1 如图1（b）所示， T1=0.5ms，允许T1有±5%的误差。 （a） （b） 图中要求加法器的输出电压ui2=10ui1+uo1。ui2 经选频滤波器滤除uo1 频率分量，选出f0 信号为uo2，uo2 为峰峰值等于9V 的正弦信号，用示波器观察无明显失真。uo2 信号再经比较器后在1kΩ 负载上得到峰峰值为2V 的输出电压uo3。电源只能选用+12V 和+5V 两种单电源，由稳压电源供给。不得使用额外电源和其它型号运算放大器。 要求预留ui1、ui2、uo1、uo2 和uo3 的测试端子。 二、设计方案 1、三角波发生器 由于用方波发生器产生方波，再经过积分电路电路产生三角波需要运用两个运算放大器，而LM324只有四个运算放大器，每个电路运用一个，所以只能用一个运算放大器产生三角波。同时由于器件不提供稳压二极管，所以电阻电容的参数必须设计合理，用直流电压源代替稳压管。对方波放生电路进行分析发现，如果将输出端改接运放的负输入端，出来的波形近似为三角波。电路仿真如下图所示：