电工电子综合实践实验报告　

一、实验名称：算术运算电路

二、实验目的

1． 进一步理解运算放大器的基本原理，熟悉运算放大器平衡的调整方法。

2． 掌握由运算放大器组成的比例、加法运算等电路和的调试方法。

三、实验电路及测量原理
　　下图是LM741（或747）集成运放的外引线图，各引脚功能如下：

图1

2--反相输入端 　　3--同相输入端　　7--电源电压正端　　4--电源电压负端
　　6--输出端　　1、5--调零端
　　集成运算放大器是一种高放大倍数、高输入阻抗、低输出阻抗的直接耦合多级放大电路，具有两个输入端和一个输出端，可对直流信号和交流信号进行放大。外接负反馈电路后，输出电压Vo与输入电压Vi的运算关系仅取决于外接反馈网络与输入的外接阻抗，而与运算放大器本身无关。
　　1． 反相比例运算及倒相器
　　实验图2为反相比例运算电路。LM741按理想运放处理，其运算关系为

　　　　　　　

　　若RF=R1则为倒相器，即 　　　　　　　　　

图2 反相运算电路                  图3反相加法运算电路

　　2．反相加法运算电路
　　实验图3为反相法器电路，其运算关系为
　　　　　　　

　

图4同相比例运算及跟随器　 

           图5 减法运算电路             图6积分运算电路

    图7 微分电路

3．同相比例运算及跟随器
　　实验图4为同相比例运算电路。其运算关系为

　　　　

若不接R1，或将RF短路，可实现同相跟随功能，即　

减法运算电路实验图5为减法运算电路，其运算关系为

　　　　

四、实验内容

1、准备工作

（1）检查器件好坏

根据集成运算放大器内部电路工作原理，可利用万用表电阻档检查各引脚之间电阻的方法，大致判断器件是否损坏和能否调零。

具体方法是测量1-4端引脚，5-4端引脚之间的电阻值应为1KΩ左右；7-6端引脚，4-6端引脚之间无短路现象。

（2）接通电源

由实验仪的直流电源区引出+12V、-12V直流电压，分别连接到实验板的±12V端子上。注意在组装电路时先不要开启电源。

2、测试反相比例运算电路

（1）按图2组装电路，将输入端接地，进行闭环调零。调节1-5两端间的调零电位器，保证U_i=0时，U₀=0。

（2）在输入端加入直流信号（从仪器的直流信号源区引出）按表1要求实验测量并纪录，验证运算关系。

表1 反相比例运算电路测试数据

3、测试反相加法运算电路

（1）按图3组装电路并调零。

（2）按表2要求实验测试并纪录，验证运算关系。

表2 反相比例加法运算电路测试数据

4、测试减法运算电路

（1）按图4组装电路并调零。

（2）按表3要求实验测试并纪录，验证运算关系。

表3减法运算电路测试数据

5、测试积分运算电路

（1）按图6组装电路。

（2）将输入端接地，用导线将电容C短路复零。用万用表或示波器观测输出电压，若输出电压不为零，应反复调节调零电位器，使积分器零漂最小。

（3）在输入端加入Uip-p=2v,f=500Hz直流发量为零（正负对称）的方波信号，用示波器观察电路的输入、输出波形，测量输出电压Uo 的幅值、周期及与Ui的相位关系，并将其描绘下来。结果如图8

（4）在输入端加入Uip_-p=0.5v,f=1KHz的正弦波，测量输出电压Uo的幅值及与Ui的相位关系，将其描绘下来。结果如图8

图8  积分电路波形图

5、测试微分运算电路

（1）按图7组装电路。

（2）将输入端接地，用导线将电容C短路复零。用万用表或示波器观测输出电压，若输出电压不为零，应反复调节调零电位器，使积分器零漂最小。

（3）在输入端加入Uip-p=0.2v,f=1KHz直流发量为零（正负对称）的三角波信号，用示波器观察电路的输入、输出波形，测量输出电压Uo 的幅值、周期及与Ui的相位关系，并将其描绘下来。结果如图9

（4）在输入端加入Uip-p=0.2v,f=1KHz的正弦波，测量输出电压Uo的幅值及与Ui的相位关系，将其描绘下来。结果如图10

（5）在输入端加入Uip-p=1v,f=500KHz的正弦波，测量输出电压Uo的幅值及与Ui的相位关系，将其描绘下来。结果如图10

（Vi：三角波，频率1KHz，幅度0.2V）

图9    微分电路波形图

输入正弦波

　　（Vi：正弦波，频率1KHz，幅度0.2V）

图10 微分电路波形图

（Vi：正弦波，频率500Hz，幅度1V）

图11 微分电路波形图

第二篇：实验十实验报告电工学

中山大学电工原理及其应用实验报告

SUN YAT-SEN UNIVERSITY

           院（系）：移动信息工程          学  号：                      审批

           专  业： 软件工程              实验人：

实验题目：实验十：集成运放基本应用之一 --- 模拟运算电路

一、实验目的

1、研究由集成运算放大电路组成的比例、加法、减法和积分等基本运算电路的功能。

2、了解运算放大电路在实际应用时应考虑的一些问题。

二、预习思考题

1、复习集成运放线性应用部分内容，并根据实验电路参数计算各电路输出电压的理值。

2、在反相加法器中，如Vi1 和Vi2 均采用直流信号，并选定Vi2＝－1V，当考虑到运算放大器的最大输出幅度(±12V)时，｜Vi1｜的大小不应超过多少伏？

答：首先是因为反相加法运算器，它放大倍数是10倍

所以 |Ui1+Ui2| <=1.2

又因为 Ui2=-1

所以 |Ui1|<=0.2

3、为了不损坏集成块，实验中应注意什么问题？

答：不要接错电源的极性！

输入信号的幅值要在运算放大器允许的范围之内，不能输入大于其限定的信号

三、原理说明

集成运算放大电路是一种具有高电压增益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。

理想运算放大电路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电路称为理想运放电路。

开环电压增益Aud=∞

输入阻抗ri=∞

输出阻抗ro=0

带宽fBW=∞

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VO与输入电压之间满足关系式

VO＝Aud（V+－V－）

由于Aud=∞，而VO为有限值，因此，V+－V－≈0。即V+≈V－，称为“虚短”。

（2）由于ri=∞，故流进运放两个输入端的电流可视为零，即IIB＝0，称为“虚断”。这说明运放对其前级索取的电流极小。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。

图13－1 反向比例运算电路      13－2 反相加法运算电路

(a) 同相比例运算电路               (b) 电压跟随器

                 图13-3同相比例运算电路

图13－4减法运算电路图

四、实验设备

1、±12V直流电源

3、交流毫伏表

2、函数信号发生器

4、直流电压表

5、集成运算放大电路μA741×1

6、电阻器、电容器若干

五．实验内容

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13－1连接实验电路，接通±12V电源，输入端对地短路，进行调零和消振。

2) 输入f＝100Hz，Vi＝0.5V的正弦交流信号，测量相应的VO，并用示波器观察vO和vi的相

位关系，记入表13-1。

表13-1Vi＝0.5V，f＝100Hz

2、反相加法运算电路

1)按图 13－2 连接实验电路。调零和消振。

2) 输入信号采用直流信号，图13－6所示电路为简易直流信号源，由实验者自行完成。实验时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。用直流电压表测量输入电压Vi1、Vi2及输出电压VO，记入表13－3。

3、同相比例运算电路

1) 按图13－3(a)连接实验电路。实验步骤同内容1，将结果记入表13－2。

2) 将图13－3(a)中的R1断开，得图13－3(b)电路重复内容1)。

 表13－2

Vi＝0.5V   f＝100Hz

12-1

12-2

4、减法运算电路

1) 按图13－4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，记入表13－4。

表13－4

六、误差分析

1、反相比例运算电路（10.7-10）/10.7=6.5%

2、反相加法运算电路

3、同相比例运算电路（10-11）/11

4、减法运算运算电路

产生误差的原因：

1.在测定时，我们只测量了一次，没有多次测量取平均值。可能会给实验带来一定的误差。

2.由于实验器材的限制，手动调节，存在较大误差，

3.本次试验使用了示波器，实验仪器自身会产生误差；

4.10k,100k等电阻的阻值并不精准，几乎都小于标定值，会产生一定的误差。

七、实验结论

1.通过实验可以知道，进一步证实了理想集成运放外接负反馈电路后，其输出电压与输入电压之间的关系只与外接电路的参数有关，而与集成运放电路无关。

2. 电压跟随器的电压放大倍数恒小于且接近1,电压跟随器的输入电压与输出电压大小和相位一样。

八、实验心得及其他

（1）做运算放大器电路的实验需要谨慎连接电路，连接好以后最好再检查一下电路，以免电路连接不慎导致运放芯片被烧掉 

（2）运算放大器在使用前必须仔细阅读运算放大器的使用手册和注意事项  集成运放使用注意事项  查阅手册了解引脚的排列及功能检查接线有否错误或虚连，输出端不能与地、电源短路；

（3）在实验中利用示波器测量交流电压，利用万用表直流电压档测量直流电压，可以减少实验的错误。

（4）在实验过程中排除故障的时候需要冷静，例如这次实验中加法器第一开始我怎么做都不会放大和相加，最后发现时导线断了，影响实验结果。

（5）预习非常重要，这次实验由于我提前预习，较好的完成了实验，相较于三极管实验好很多。

（6）实验误差的研究很重要，因为实验电路一旦用于实际生活，其误差产生的影响会非常巨大。

（7）这次的实验，在连接方面要注意集成块的连接，不能混乱顺序或者插错，否则会损坏集成块。在做这个实验的过程中，不能顺便乱连线，会破坏仪器。

（8）输入电压不能过大从而保证运放工作在线性区。

本次实验通过多种集成运算放大电路的运用，使我们了解了集成运算放大器的基本使用方法和输入方式，其中包括比例、加法和减法等运算电路。通过对各种集成运算放大电路的测定，得到了各种电路相应的特性和实际应用时应注意的事项，这不仅将理论与实验相结合，而且对于生产上的实际应用也将会有很大帮助。