集成放大器的应用的实验报告

电子电路实验

题目：集成运算放大器的应用

实验类型：设计 学时：4 系别：机械工程学院 专业：机械电子工程

年级班别：2010级机电班 开出学期：2011-2012（上）

学生姓名：肖 丹 学号：201007124150 实验教师：邱 刚 成绩：

2011 年 11 月 20日

设计性实验 集成运算放大器的应用

一、实验目的

1.了解运算放大器在信号放大和模拟运算方面的应用。 2.掌握运算放大器的正确使用方法。 3.掌握基本运算电路的设计方法。

三、实验仪器

示波器、信号源、直流稳压电源、交流毫伏表。

四、实验原理

集成运算放大器是高增益的直流放大器。在它的输入端和输出端之间加上不同的反馈网络，就可以实现各种不同的电路功能。可实现放大功能及加、减、微分、积分、对数、乘、除等模拟运算及其他非线性变换功能；将正、负两种反馈网络相结合，还可具有产生各种模拟信号的功能。

本实验着重以输入和输出之间施加线性负反馈网络后所具有的运算功能进行研究。理想运放在线性运用时具有以下重要特性：

（1）理想运放的同相和反相输入端电流近似为零，即。

（2）理想运放在作线性放大时，两输入端电压近似相等，即：。 1.反相放大器

信号由反相端输入，电路如图3-1所示。在理想条件下，放大器的闭环增益。

增益要求确定之后，与的比值即确定，在选择其值时需注意：与不要过大，否则会引起较大的失调温漂；但也不要过小，否则无法满足输入阻抗的要求。一般取为几十千欧至几百千欧。

当时，放大器的输出电压等于其输入电压的负值。此时，它具有反相跟随的作用，称之为反相器。

2.同相放大器

信号由同相端输入，电路如图3-2所示。在理想条件下，放大器的闭环增益为

图3-1 反相放大器 图3-2 同相放大器

当为有限值时，放大器增益恒大于1。当→∞（或=0）时，同相放大器具有同相跟随的作用，即，称之为跟随器。跟随器有图2-3所示的两种电路形式，具有输入阻抗高，输出阻抗低的特点，且有阻抗变换的作用，常用来做缓冲或隔离级。

图3-3电压跟随器

3.加法器

根据信号输入端的不同有同相加法器和反向加法器两种形式。原理电路如图3-4和图3-5所示。

图3-4同相加法器 图3-5反相加法器

图3-5的反相加法器，运放的输入端有一端接地，另一端由于理想运放的“虚地”特 性，使得加在此输入端的多路输入电压可以彼此独立地通过自身输入回路电阻转换为电流， 精确地进行代数相加运算，实现加法的功能。

同相加法器的输出电压为

式中，。因此与每个回路电阻均有关，要满足一定的比例关系，调节不便。反相加法器的输出电压为

当时，)。

4.减法器

减法器实际上是反相放大器与同相放大器的组合，电路如图3-6所示，在理想条件下，输出电压与各输入电压的关系为

图3-6减法器

取电阻，，则

五、实验内容

用运算放大器UA741完成下面的实验内容，UA741的工作电压为±12 V。 1.设计加法电路

设计一加法电路，满足关系式

? ?

输入交流信号都是频率为1kHz的正弦信号，使其峰峰值在200mV和500mV之间，观察输出波形是否满足设计要求。

在满足（1）的情况下，输入交流信号，使其有效值在300mV到600mV之间，取值10组数据，并设计表格，验证是否满足设计要求。

（3） 在满足（1）的情况下，输入直流电压，使其电压值在-1000mV到+1000mV之间，取值10组数据，并设计表格，验证是否满足设计要求。

2.设计加法电路

设计一减法电路，满足关系式 ? 输入交流信号都是频率为1kHz的正弦信号，使其峰峰值在400mV和200mV之间，?

观察输出波形是否满足设计要求。

在满足（1）的情况下，输入交流信号，使其有效值在200mV到800mV之间，取值10组数据，并设计表格，验证是否满足设计要求。

（3） 在满足（1）的情况下，输入直流电压，使其电压值在-2000mV到+2000mV之间，

取值10组数据，并设计表格，验证是否满足设计要求。

数据处理 单位（mv）

交流加法 Ui1 Ui2 Uo标 Uo测 35.3 424 246 295 516 360 545 380 347 242 348 532 253 476 473 382 433 392 412 523 -2535 -3042 -3708 -3915 -2493 -4236 -3615 -3711 -3651 -4041 -2598 -3123 -3835 -3979 -2533 -4187 -3689 -3796 -3581 -4110 3.4% 1.6% 1.6% 1.2% 2% 2.3% 1.9% 1.7% 误差% 2.5% 3.2% 直流加法 Ui1 Ui2 Uo标 Uo测 154 107 789 550 356 432 356 248 456 320 890 620 531 423 376 274 519 208 437 508 -1104 -5667 -3660 -2556 -3288 -6390 -4131 -2772 -2805 -4359 -1151 -5723 -3613 -2492 -3152 -6210 -4151 -2712 -2896 -4311 1.3% 2.5% 4.1% 2.8% 1% 2.2% 3.2% 1.1% 误差% 4.2% 1% 交流减法 Ui1 Ui2 Uo标 Uo测 154 107 356 248 456 318 -414 -423 2.2% 789 550 360 320 500 440 480 430 440 396 -132 -138 4.5% 400 396 -12 -13 420 378 -126 -129 -141 -324 -149 -331 -717 -120 -731 -129 1.9% 7.5% -180 -150 -191 -141 6.1% 6% 误差% 5.6% 2.2% 直流减法 Ui1 Ui2 Uo标 Uo测 1356 1031 839 945 8.3% 2.4% 1340 1200 420 413 1.7% 1430 1770 1200 1650 690 679 360 352 1800 549 1723 339 231 223 630 618 875 541 1002 1039 3.8% 987 610 1523 942 1551 258 1593 247 1131 1743 1123 1761 0.1% 1% 误差% 2.7% 4.2% 1.6% 2.2% 3.5% 1.9%

实验总结：

本次试验我们学会了集成运算放大器的应用，并掌握了运算放大器的正确使用方法，而且通过自己对运算放大器的设计来完成试验，

首先，自己通过一周的时间模拟出实验的基本电路图，然后用仿真软件进行模拟仿真，仿真成功后就到实验室去验证，验证过程麻烦还真是不断，电路没有自己预计的好连接，而且中途才知自己的运算放大器是坏的，换了一个后，然后反复观察自己设计的电路，连接成功。并记录实验数据，观察误差不是很大。这次试验室本学期遇到的最为困难的一个，实属不易，自己在以后的试验中更应该加强自己的动手能力的训练。

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