实验四     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=∞

失调与漂移均为零等。

2.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。

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实验名称  集成运算放大器的基本应用

班级：光实1001   姓名：张继楷      学号：U201013424   时间：2012.4.26

组号：            教师[微软用户1] ：              成绩            [微软用户2] 

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               1kΩ           1只

电阻                 100kΩ         2只；10kΩ   3只；5.1kΩ   1只；9kΩ    1只

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课程名称： 指导老师： 实验名称：集成运算放大器及应用(一)

实验报告

一、实验目的

1.了解集成运算放大器的基本使用方法和三种输入方式。

2.掌握集成运算放大器构成的比例、加法、减法、积分等运算电路。

二、主要仪器设备

1.MDZ-2型模拟电子技术实验箱 2.实验板及元器件 3.直流稳压电源 4.万用表

三、实验内容

在实验中，各实验电路的输入电压均为直流电压，并要求大小和极性可调。因此在实验箱中安放了电位器，并与由集成运算放大器构成的电压跟随其联结，如图12-7所示。当在电位器两端分别加+5V和-5V电源电压时，调节电位器就可在集成运算放大器构成的跟随器的输出端得到稳定而可调的正、负直流电压，此电压即作

为各实验电路的输入电压。 图12-7 1.同相输入比例运算

图12-1

按图12-1接线，输入端加直流电压信号Ui，适当改变Ui，分别测量相应的Uo值，记入表12-1中，并

2.加法运算

图12-2

按图12-2电路接线，适当调节输入直流信号Ui1和Ui2的大小和极性，册书Uo，计入表12-2。

表12-2

3.减法运算

图12-4

按图12-4电路完成减法运算，并将结果记入表12-4。

表12-4

4.积分运算

图12-5

按图12-5电路连接(注意：电路中的电容C是有极性的电解电容，当Ui为负值时，Uo为正值，电容C

的正极应接至输出端；如Ui为正值时，则接法相反)。将Ui预先调到-0.5V，开关S合上(可用导线短接)

时，电容短接，保证电容器五初始电压，Uo=0。当开关S断开时开始计时，每隔10秒钟读一次Uo，记入表12-5，直到Uo不继续明显增大为止。

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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：

2、 加法器

由于加法器输出 ，根据《模拟电子技术》书上内容采用求和电路，电路如下所示：

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集成运算放大器的应用实验报告

一、实验题目：

    集成运算放大器的应用

二、实验目的：

  1、在面包板上搭接µA741的电路。首先将+12V和-12V直流电压正确接入µA741的Vcc+(7脚)和Vcc-（4脚）。

  2、用µA741组成反比例放大电路，放大倍数自定，用示波器观察输入和输出波形，测量放大器的电压放大倍数。  

  3、用µA741组成积分电路，用示波器观察输入和输出波形，并做好记录。

三、实验摘要：

     1、在面包板上搭接一个搭接µA741的电路

  2、用示波器观察输入和输出波形，测量放大器的电压放大倍数。

  3、用µA741组成积分电路，用示波器观察输入和输出波形。

四、实验仪器：

    1、示波器

    2、函数发生器

    3、数字万用表

    4、面包板，100欧电阻2个，1000欧电阻，导线，可调直流电压源

五、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。

    在大多数情况下，将运放视为理想运放，满足下列条件的运算放大器称为理想运放。

理想运放在线性应用时的两个特性：

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集成运算放大器的应用

实验报告

实验摘要

1. 实验内容

1在面包板上搭接μA741测试电路，+12V接7脚，-12V接4脚；

2用μA741组成的反比例放大电路，放大倍数自定，V_i=100mV，f=2KHz，用示波器测量输入和输出波形，求A_v；

3用μA741组成积分电路，用示波器观察输入和输出波形（未做）。

2. 名词解释

集成运算放大器

集成运算放大器（Integrated Operational Amplifier）简称集成运放，是由多级直接耦合放大电路组成的高增益模拟集成电路。按照集成运算放大器的参数分类,可分为通用型运算放大器、高阻型放大器、低温漂型运算放大器、高速型运算放大器、低功耗型运算放大器和高压大功率型运算放大器。按照外型的封装样式分类，可分为扁平式、单列直插式和双列直插式。

μA741集成运算放大器

此运算放大器含有8个管脚，缺口在左，管脚分配情况为逆时针排列，2脚为负端，3脚为正端。原理图如右：

实验目的

1了解集成运算放大器的特点、基本组态，性能参数；

2熟悉集成运算放大器的正确使用方法和基本应用电路；

3了解集成运算放大器组成比例、加法、减法、积分等电路的特点；

4运用集成运算放大器设计波形发生器的方法。

实验环境（仪器用品等）

实验地点：

实验时间：

实验仪器与元器件：HBE硬件基础电路实验箱、集成运算放大器μA741(此次实验为10倍放大)、镊子、数字万用表、面包板、电阻、导线若干、函数信号发生器、示波器等

本次实验的原理电路图如下图所示：（来自Multisim 12）

实验原理

函数信号发生器的信号输入，经过运放之后会产生放大信号，通过示波器的接收和显示之后，可在示波器屏幕上观察到明显的两个波形，其中一个为放大信号，一个为原信号，可直观观察到放大倍数和效果。

※实验步骤※

1. 准备工作：检查万用表是否显示正常；选取合适电阻；调节实验箱；设置好函数信号发生器的信号值

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电路实验报告二

《集成运算放大器的基本应用》

实验内容：
A.反相比例运算电路

  1、关闭系统电源。按图1-1正确连线。连接信号源的输出和Ui。

  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Ui、UO值，并用示波器观察UO和Ui的相位关系，记入表1-1。

法相比例运算电路如下图1-1：

图1-1

表2-1

UO和Ui的波形图见图1-2，可知运算放大器的输出波形与输入波形反相。

图1-2

B.反相加法运算电路

  1、关闭系统电源。按图2-1正确连接实验电路。连接直流信号源和Ui1、Ui2，

  2、打开系统电源，用万用表测量输入电压Ui1、Ui2(且要求均大于零小于0.5V)及输出电压UO，记入下 表2-1。

反相加法运算电路如下图2-1：（R1改为1k?,  Rf改为10k?）

图2-1

 表2-1

C.减法运算电路

  1、关闭系统电源。按图3-1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3-1。

减法运算电路如下图3-1：

图3-1  

 表3-1 

D.积分运算电路   

  1、关闭系统电源。按积分电路如图4-1所示正确连接。连接信号源输出和Ui。

  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Ui，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。

积分运算电路如图4-1：

图4-1

观察到的输出波形见图4-2：

图4-2

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