集成运算的线性应用实验报告

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1、集成运算的线性应用实验报告集成运算的线性应用实验报告 篇一：实验四 运放线性应用实验报告 集成运放的基本应用 一. 实验目的 学习集成运放的基本线性应用，了解集成运放使用中 的有关 问题，进一步熟悉运算放大器的特性。 二. 实验仪器设备 1.实验箱 2. 万用表 1、 加法运算 u i1 R?20K 11 u i2 o R?20K 12 R?100K F R?10K 2 R u?(u?u) R F o i1 i2 1 2、减法运算 uu i1 R?20K 1 R?20K 2 R?100K F iR?100K 3 R u?u?u） R F o i2 i1 1 3. 用运放设计运算电路，画出设计电

2、路图 Vo?10VI1?5VI2 Vo?2VI1?2VI2?4VI3 完成下列思考题 （1）将理论值和实际值作比较，计算误差，分析一下 理论值和实际值产生误差的原因。 理想的运放的放大倍数是无穷大的，输入电流是无穷 小的。 但是实际上的运放的放大倍数有限，输入电流也不 会是无穷小，所以实际的输出电压会低于理论值。 （2）什么是理想运放，指标参数有什么特点。 理想的运放的放大倍数是无穷大的，输入电流是无 穷小的, 即有“虚断” （i?i?0 ）的特性。只有工作在线性 放大区即存在负反馈时才有“虚短” （u?u? ）的特性。 当 u?u? 时，uo?Uo(sat) ； 当 u?u?时，uo?Uo(

3、sat)，此时输入电流也等于零有 “虚断”但是没有“虚短”特性。 （3）为什么理想运放工作在线性区时会有“虚短” 、 “虚断”的特点？简述“虚短” 、 “虚断”的含义 。 因运放具有极高的开环增益，不用负反馈技术的话运 放难以稳定工作，所以就有了负反馈，在负反馈下，运放 输入信号处在很小的范围内，相差很小，近似相等 （u?u?） ，电压相等了就相当于把那两点短接了，但实际 又没短接，所以称虚短，虚短是因为运放的输入电阻很大， 接近 1 兆欧，所以认为进入其中的电流很小了，好像是断 了一样，所以称虚断（i?i?0） 。 实验总结： 篇二：集成运算放大器的应用实验报告 集成运算放大器实验报告 集成

4、运算放大器是一种高性能多级直接耦合具有两 个输入端、一个输出端的电压放大电路。具有高增益、高 输入阻抗低输出阻抗的特点。通常，线性应用电路需要引 入负反馈网络，构成各种不同功能的实际应用电路。 (a)A741 高增益运算放大器 （b） LM324 四运算放 大器 图 2.4.2 典型的集成运放外引脚排列 1. 比例、加减、微分、积分运算电路设计与实验 1.1 原理图 (a) 反相比例运算电路 (b) 同相比例运算电路 图 1.1 典型的比例运算电路 (a) 反相求和运算电路 (b) 同相求和运算电路 图 1.2 典型的求和运算电路 (a) 单运放减法运算电路 (b) 双运放减法运算电 路 图

5、1.3 典型的减法运算电路 图 1.4 积分电路 图 1.5 微分电路 图 1.6 实际 微分电路（PID） 2.方波、三角波发生器 2.1 原理图 图 2.1 方波、三角波发生器 2.2 理论分析(参照实验教材分析工作原理和周期、频 率、幅度近似计算出以上结果) 2.2.1 频率分析 2.2.2 幅 度分析 2.2.3 幅度调整 图 2.2 方波幅度通过 R4、R5 比例调整 2.2.4 减法器 图 2.3 减法器（交流正弦信号来自示波器） 图 2.4 积分器（方波信号可以来自示波器） 图 2.5 微分器（方波信号可以来自示波器） 2.4.1 比例、加减运算电路设计与实验 由运放构成的比例、

6、求和电路，实际是利用运放在线 性应用时具有“虚短” 、 “虚断”的特点，通过调节电路的 负反馈深度，实现特定的电路功能。 一、实验目的 1掌握常用集成运放组成的比例放大电路的基本设计 方法； 2掌握各种求和电路的设计方法； 3熟悉比例放大电路、求和电路的调试及测量方法。 二、实验仪器及备用元器件 （1）实验仪器 （2）实验备用器件 三、电路原理 集成运算放大器，配备很小的几个外接电阻，可以构 成各种比例运算电路和求和电路。 图 2.4.3（a）示出了典型的反相比例运算电路。依据 负反馈理论和理想运放的“虚短” 、 “虚断”的概念，不难 求出输出输入电压之间的关系为 ?o?A?i? RfR1 ?

7、i 2.4.1 式中的“-”号说明电路具有倒相的功能，即输出输入 的相位相反。当 Rf?R1 时，?o?i，电路成为反相器。合 理选择 Rf、R1 的比值，可以获得不同比例的放大功能。反 相比例运算电路的共模输入电压很小，带负载能力很强， 不足之处是它的输入电阻为 Ri?R1，其值不够高。为了保证 电路的运算精度，除了设计时要选择高精度运放外，还要 选择稳定性好的电阻器，而且电阻的取值既不能太大、也 不能太小，一般在几十千欧到几百千欧。为了使电路的结 构对称，运放的反相等效输入电阻应等于同相等效输入电 阻， （a）中，应为 RP?R1/Rf，R?R?,图 2.4.3 电阻称之为 平衡电阻。 (

8、a) 反相比例运算电路 (b) 同相比例运算电路 图 2.4.3 典型的比例运算电路 图 2.4.3（b）示出了典型的同相比例运算电路。其输 出输入电压之间的关系为?o?A?i?(1? RfR1 )?i 2.4.2 由该式知，当 Rf?0 时，?o?i，电路构成了同相电压 跟随器。同相比例运算电路的最大特点是输入电阻很大、 输出电阻很小，常被作为系统电路的缓冲级或隔离级。同 样，为了保证电路的运算精度，要选择高精度运放和稳定 性好的电阻器，而且电阻的取值一般在几十千欧到几百千 欧。为了使电路的结构对称，同样应满足 RP?R1/Rf。 图 2.4.4（a）为典型的反相求和电路，利用叠加原理 和线

9、性运放电路“虚短” 、 “虚断”的概念可以求得 ?o?( RfR1 ?i1? RfR2 ?i2) 2.4.3 当满足 R1?R2?R 时，输出电压为?o? RfR (?i1?i2) 2.4.4 实现比例求和功能。当满足 Rf?R1?R2 时， ，输出电压 为 ?o?(?i1?i2)2.4.5 实现了两个信号的相加运算。电路同样要求 RP?R1/R2/Rf。该电路的性能特点与反相运算电路相同。 (a) 反相求和运算电路 (b) 同相求和运算电路 图 2.4.4 典型的求和运算电路 同理，对于图 2.4.4（b）所示的同相求和电路，当 电路满足 R1/R2?R/Rf 的条件下，可以得到输出电压为

10、?o? 当 R1?R2?Rf 时 RfR1 ?i1? RfR2 ?i2 2.4.6 ?o?i1?i22.4.7 同相求和电路的特点、设计思路与 同相比例运算电路类似。 图 2.4.5（a）为单运放减法电路，利用叠加原理和线 性运放电路“虚短” 、 “虚断”的概念，且 R1/Rf?R/R2 时， 可以求得 ?o? RfR1 ?i1? RfR2 ?i2 2.4.8 (a) 单运放减法运算电路 (b) 双运放减法运算电路 图 2.4.5 典型的减法运算电路 当 R1?R2?Rf 时 ?o?i2?i12.4.9 篇三：集成运算放大器的应用实验报告 集成运算放大器实验报告 集成运算放大器是一种高性能多级

11、直接耦合具有两 个输入端、一个输出端的电压放大电路。具有高增益、高 输入阻抗低输出阻抗的特点。通常，线性应用电路需要引 入负反馈网络，构成各种不同功能的实际应用电路。 (a)A741 高增益运算放大器 （b） LM324 四运算放 大器 图 2.4.2 典型的集成运放外引脚排列 1. 比例、加减、微分、积分运算电路设计与实验 1.1 原理图 (a) 反相比例运算电路 (b) 同相比例运算电路 图 1.1 典型的比例运算电路 (a) 反相求和运算电路 (b) 同相求和运算电路 图 1.2 典型的求和运算电路 (a) 单运放减法运算电路 (b) 双运放减法运算电 路 图 1.3 典型的减法运算电路

12、 图 1.4 积分电路 图 1.5 微分电路 图 1.6 实际微 分电路（PID） 2.方波、三角波发生器 2.1 原理图 图 2.1 方波、三角波发生器 2.2 理论分析(参照实验教材分析工作原理和周期、频 率、幅度近似计算出以上结果) 2.2.1 频率分析 2.2.2 幅 度分析 2.2.3 幅度调整 图 2.2 方波幅度通过 R4、R5 比例调整 2.2.4 减法器 图 2.3 减法器（交流正弦信号来自示波器） 图 2.4 积分器（方波信号可以来自示波器） 图 2.5 微分器（方波信号可以来自示波器） 2.4.1 比例、加减运算电路设计与实验 由运放构成的比例、求和电路，实际是利用运放在

13、线 性应用时具有“虚短” 、 “虚断”的特点，通过调节电路的 负反馈深度，实现特定的电路功能。 一、实验目的 1掌握常用集成运放组成的比例放大电路的基本设计 方法； 2掌握各种求和电路的设计方法； 3熟悉比例放大电路、求和电路的调试及测量方法。 二、实验仪器及备用元器件（1）实验仪器 （2）实验备用器件 三、电路原理 集成运算放大器，配备很小的几个外接电阻，可以构 成各种比例运算电路和求和电路。 图 2.4.3（a）示出了典型的反相比例运算电路。依据 负反馈理论和理想运放的“虚短” 、 “虚断”的概念，不难 求出输出输入电压之间的关系为 ?o?A?i? RfR1 ?i 2.4.1 式中的“-”

14、号说明电路具有倒相的功能，即输出输入 的相位相反。当 Rf?R1 时，?o?i，电路成为反相器。合 理选择 Rf、R1 的比值，可以获得不同比例的放大功能。反 相比例运算电路的共模输入电压很小，带负载能力很强， 不足之处是它的输入电阻为 Ri?R1，其值不够高。为了保证 电路的运算精度，除了设计时要选择高精度运放外，还要 选择稳定性好的电阻器，而且电阻的取值既不能太大、也 不能太小，一般在几十千欧到几百千欧。为了使电路的结 构对称，运放的反相等效输入电阻应等于同相等效输入电 阻， （a）中，应为 RP?R1/Rf，R?R?,图 2.4.3 电阻称之为 平衡电阻。 (a) 反相比例运算电路 (b

15、) 同相比例运算电路 图 2.4.3 典型的比例运算电路 图 2.4.3（b）示出了典型的同相比例运算电路。其输 出输入电压之间的关系为?o?A?i?(1? RfR1 )?i 2.4.2 由该式知，当 Rf?0 时，?o?i，电路构成了同相电压 跟随器。同相比例运算电路的最大特点是输入电阻很大、 输出电阻很小，常被作为系统电路的缓冲级或隔离级。同 样，为了保证电路的运算精度，要选择高精度运放和稳定 性好的电阻器，而且电阻的取值一般在几十千欧到几百千 欧。为了使电路的结构对称，同样应满足 RP?R1/Rf。 图 2.4.4（a）为典型的反相求和电路，利用叠加原理 和线性运放电路“虚短” 、 “虚

16、断”的概念可以求得 ?o?( RfR1 ?i1? RfR2 ?i2) 2.4.3 当满足 R1?R2?R 时，输出电压为?o? RfR (?i1?i2) 2.4.4 实现比例求和功能。当满足 Rf?R1?R2 时， ，输出电压 为 ?o?(?i1?i2)2.4.5 实现了两个信号的相加运算。电路同样要求 RP?R1/R2/Rf。该电路的性能特点与反相运算电路相同。 (a) 反相求和运算电路 (b) 同相求和运算电路 图 2.4.4 典型的求和运算电路 同理，对于图 2.4.4（b）所示的同相求和电路，当 电路满足 R1/R2?R/Rf 的条件下，可以得到输出电压为 ?o? 当 R1?R2?Rf 时 RfR1 ?i1? RfR2 ?i2 2.4.6 ?o?i1?i22.4.7 同相求和电路的特点、设计思路与 同相比例运算电路类似。 图 2.4.5（a）为单运放减法电路，利用叠加原理和线 性运放电路“虚短” 、 “虚断”的概念，且 R1/Rf?R/R2 时，