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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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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实验七    集成运放基本运算电路

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。

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.加法器是指输出信号为几个输入信号之和的放大器。用数学式子表示为：

y = x₁+ x₂+ …… + x_n

i₁+ i₂+ i₃ +…… + i_n  = i_f

= i_f

于是有V₀ =  (V_i1 +V_i2 +V_i3 +……+V_in)

    如果各电阻的阻值不同，则可作为比例加法器，则有 

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实验报告

课程名称： 电路与电子技术实验             指导老师：          成绩：                 

实验名称： 集成运放组成的基本运算电路实验 实验类型：                同组学生姓名：         

一、实验目的和要求（必填）                                       二、实验内容和原理（必填）

三、主要仪器设备（必填）                                    四、操作方法和实验步骤

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 实验四：集成运算放大器的基本应用实验

                    学号：04123126  名字：黄澜鹏           

一、实验目的和要求

1、熟悉OP07 集成放大器的应用。

2、掌握集成运算放大器组成的比例（含跟随器）、加法、减法、积分等基本运算

电路的功能盒测量。

3、掌握集成运放构成的电压比较器、同（反）相迟滞比较器的电路原理和测量。

4、要求每人独立完成实验，写好实验报告。

二、实验仪器和设备

1、三相电综合实验台

2、模电三号实验板

3、TFG2030V 数字合成信号发生器

4、ATTEN 公司的7020 型25MC 数字示波器

5、数字万用表

三、实验内容及要求

1、比例放大器的测量。

2、加（减）法器的测量。

3、积分器的测量。

4、电压比较器的测试。

5、方波-三角波发生器的测试。

四、实验原理及要求

4．1 比例放大器的原理及测试

比例运算放大器的电路如图4.1 所示。

比例放大器在没有引入反馈电阻的条件下，构成过零电压比较器。

要求：输入信号：f=100Hz 的正弦交流信号，幅值可调。

测量结果分别填入表4-1、表4-2 和表 4-3 中。

表4-1   同相比例放大器输入、输出测量值

          表4—2   跟随器输入。输出测量值

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实验九   集成运算放大器的基本应用

                                ——电压比较器

学院：________     班级：________    完成日期：       

学号：___          姓名：___________ 成绩：___________

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、数字万用表

三 实验原理

1、图9-1所示为一最简单的电压比较器，UR为参考电压，输入电压Ui加在反相输入端。图9-1（b）为（a）图比较器的传输特性。

                              图9-1  电压比较器

当Ui

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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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