集成运算放大器的线性应用实验

佘新平编写

一、 实验目的

1．了解运算放大器的特性和基本运算电路的组成；

2． 掌握运算电路的参数计算和性能测试方法。

二、 实验仪器及器件

1．双踪示波器；

2．直流稳压电源；

3．函数信号发生器；

4．数字电路实验箱或实验电路板；

5．数字万用表；

6．集成电路芯片uA741 2块、电容0.01uF2个、电阻10k 10个、20k 5个、30k 2个、50k 2个、100k 2个、5.1k 1个、3.3k 1个、680k 1个，10k电位器3个。

三、 预习要求

1．熟悉集成电路芯片uA741的引脚图及功能；

2．掌握集成运放的工作特点；

3．掌握构各种运算电路的形式及工作原理。

四、实验原理

（1）集成运放简介

集成电路运算放大器（简称集成运放或运放）是一个集成的高增益直接耦合放大器，通过外接反馈网络可构成各种运算放大电路和其它应用电路。集成运放uA741的电路符号及引脚图如图1所示。

图1 uA741电路符号及引脚图

任何一个集成运放都有两个输入端，一个输出端以及正、负电源端，有的品种还有补偿端和调零端等。

（a）电源端：通常由正、负双电源供电，典型电源电压为±15V、 ±12V等。如：uA741的7脚和4脚。

（b）输出端：只有一个输出端。在输出端和地（正、负电源公共端）之间获得输出电压。如：uA741的6脚。最大输出电压受运放所接电源的电压大小限制，一般比电源电压低1～2V；输出电压的正负也受电源极性的限制；在允许输出电流条件下，负载变化时输出电压几乎不变。这表明集成运放的输出电阻很小，带负载能力较强。

（c）输入端：分别为同相输入端和反相输入端。如：uA741的3脚和2脚。输入端有两个参数需要注意：最大差模输入电压Vid max和最大共模输入电压Vic max 。

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实验2.15  集成运算放大器的线性应用

一、实验名称：集成运算放大器的线性应用

二、实验任务及目的

1.基本实验任务

用运放设计运算电路。

2.扩展实验任务

用运放构成振荡频率为500Hz的RC正弦波振荡器。

3.实验目的

掌握运放线性应用电路的设计和测试方法

三、实验原理及电路

1.实验原理

运算放大器的线性应用，即将运放接入深度负反馈时，在一定范围内输入输出满足线性关系。

2.实验电路

图2.15.1U₀=5U_i1+U_i2（R_f=100k）电路（注意平衡电阻的取值！）

图2.15.2U₀=5U_i2-U_i1（R_f=100k）电路（注意输入端电阻的匹配！）

图2.15.3 （C_f=0.01mF）电路

图2.15.4 可调恒压源电路（注意电位器的额定功率！）

图2.15.5 恒流源电路（注意负载电阻的取值！）

图2.15.6 RC正弦波振荡器

四、实验仪器及器件

1.实验仪器

稳压电源1台，使用正常；数字万用表1台，使用正常；示波器1台，使用正常；函数信号发生器1台，使用正常。

2.实验器件

DC信号源1个，使用正常；uA741运放2个，使用正常；1kΩ电阻1个，10kΩ电阻2个，15kΩ电阻1个，17kΩ电阻1个，20kΩ电阻2个，33kΩ电阻1个，51kΩ电阻1个，100kΩ电阻4个，0.01μF电容1个，10kΩ电位器1个，使用正常。

五、实验方案与步骤

1.按照图2.15.1接好电路，将输入端接地（ui1=0，ui2=0），万用表监测输出电压，接通±15V电源后，调整调零电位器，尽量使U_o接近零，若不为零，则需记录该失调电压的数值。将DC信号源接通电源，万用表监测DC信号源输出，按照表格中要求的参数调整旋钮，测量输出电压。

2.按照图2.15.2接好电路，记录该失调电压，将DC信号源接通电源，按照表格中要求的参数调整旋钮，测量输出电压。

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实验四集成运算放大器的线性应用验证

预习及仿真

(1) 反相比例运算 表2-1-7-1

表2-1-7-2（）

（2）反相加法运算 表2-1-7-3

 

（3）同相比例运算 表2-1-7-4（）

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集成运算放大器的线性应用实验

佘新平编写

一、 实验目的

1．了解集成运放的使用方法；

2．熟悉集成运放的双电源和单电源供电方法；

3．掌握集成运放构成各种运算电路的原理和测试方法。

二、 实验仪器及器件

1．双踪示波器；

2．直流稳压电源；

3．函数信号发生器；

4．数字电路实验箱或实验电路板；

5．数字万用表；

6．集成电路芯片uA741 2块、瓷片电容0.01uF2个、电阻10k 10个、20k 5个、30k 2

个、50k 2个、100k 2个、5.1k 1个、3.3k 1个、680k 1个，10k电位器3个。

三、 预习要求

1．熟悉集成电路芯片uA741的引脚图及功能；

2．掌握集成运放的工作特点；

3．掌握构各种运算电路的形式及工作原理。

四、实验原理

（1）集成运放简介

集成电路运算放大器（简称集成运放或运放）是一个集成的高增益直接耦合放大器，通过外接反馈网络可构成各种运算放大电路和其它应用电路。集成运放uA741的电路符号及引脚图如图1所示。

+Vcc VO NC 调零

图1 uA741电路符号及引脚图 调零 V- V+ -Vcc

任何一个集成运放都有两个输入端，一个输出端以及正、负电源端，有的品种还有补偿端和调零端等。

（a）电源端：通常由正、负双电源供电，典型电源电压为±15V、 ±12V等。如：uA741的7脚和4脚。

（b）输出端：只有一个输出端。在输出端和地（正、负电源公共端）之间获得输出电压。如：uA741的6脚。最大输出电压受运放所接电源的电压大小限制，一般比电源电压低1～2V；输出电压的正负也受电源极性的限制；在允许输出电流条件下，负载变化时输出电压几乎不变。这表明集成运放的输出电阻很小，带负载能力较强。

1

（c）输入端：分别为同相输入端和反相输入端。如：uA741的3脚和2脚。输入端有两个参数需要注意：最大差模输入电压Vid max和最大共模输入电压Vic max

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xxxxx学校

     

学生实验报告

实验课程名称:        模拟电子技术实验            

开课实验室          电子技术实验室             

系、部：xxxxxx 年级： x 专业班：xx

学生姓名    xx    学  号     xxx    

开课时间2013至2014学年第二学期

《集成运算放大器应用----比例运算电路》实验报告

 开课实验室：电子技术实验室                                 2014年 5 月26  日

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实验五  集成运算放大器的线性应用

一、  实验目的

1．熟悉集成运算放大器的使用方法，进一步了解其主要特性参数的意义。

2．通过电路设计与调试，进一步掌握基本运算电路的特性和测量方法。

3．学习根据技术指标要求计算并确定电路和元器件参数的方法。

二、实验原理

集成运算放大器（简称集成运放）具有高增益（103～108）、高输入阻抗（103～1012）、低输出阻抗（几十～几百Ω）的特点。他是理想的直流放大器和低频放大器，也可用于求和、积分、微分、对数等运算，在其输出端和输入端接入不同的反馈网络，就能实现不同的电路功能。本实验只限于讨论线性放大和低频放大。

集成运放一般有两个输入端，同相端（+）和反相端（-），分别表示输入与输出之间的关系。同相端表示输入与输出端相位相同，反相端表示输入与输出端相位相反。

1．    反相比例器

反相比例器（或称反相放大器）电路形式如图5-1所示。输入信号电压Ui经电阻R1加到集成运放的反相端，Rf是构成电压并连负反馈而接入的反馈电阻，R为直流平衡电阻，其值应满足的平衡条件R=R1//Rf。根据运算放大器的基本原理，在理想的条件下（以下其它电路的分析同此条件），由于有“虚地”、“虚短”和“虚断”现象存在，我们不难得出图5-1所示反相比例器的电压增益为

当Rf = R1 时，放大器的输出电压等于输入电压的负值，此时该放大器可用作信号的极性转换电路，称为反相器。

设计反相比例器时，元器件参数的确定应根据技术指标的要求而定：

①根据增益要求确定Rf与R1的比值，即   。

②根据对放大器输入阻抗的要求确定Rf和R1参数。若对放大器的输入阻抗没 有明确的要求，则Rf一般取几十千欧至几百千欧。若Rf 过大，则R1 也大，就会引起较大的失调温漂；若Rf过小，则R1 也小，那么这个放大器的输入阻抗就不可能高，在与前级电路相接时，就可能对前级电路产生不可忽略的影响。

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