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1、实验三 集成运算放大器的基本应用一、实验目的（1）了解并掌握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）掌握集成运算放大器的基本应用，为综合应用奠定基础。（3）进一步熟悉仿真软件的应用。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器件。当外部接入有不同的线性或非线性元件组成的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。在大多数情况下，将运放视为理想的，即在一般的讨论中，以下的三条基本结论是普遍适用的：（1）开环电压增益 AV=。（2）运算放大器的两个输入端电压近
2、似相等，即 V+=V-，称为“虚短” 。（3）运算放大器的同向和反向两个输入端的电流可视为零，即 I+=I-=0，称为“虚断” 。应用上述理想运算放大器的原则，可以简化运算放大器电路的计算，得出实验的结论。基本运算电路（1）反向加法运算电路。电路如下图所示：输出电与输入电压之间的关系为：=(411+422)， 3=1/2/4当 R2=R1=R4时，V O=-(Vi1+Vi2)。（2）同相减法运算电路。电路如下图所示：输出电与输入电压之间的关系为：=(1+31)( 42 +4)231 1当 R2=R1，R 3=R4时， =1(21)（3）积分运算电路。电路如下所示：在理想条件下，输出电压 VO等
3、于 ()= 12+(0)式中 VC(0)是 t=0 时刻电容 C 两端的电压值，即为初始值。如果 Vi是幅值为 E 的阶跃电压，并设 VC(0)=0，则()= 120=2即输出电压 VO和时间成正比。显然 RC 的数值越大，达到给定的 VO值的所需时间更长。积分输出电压所能达到的最大值受集成运算放大器最大输出范围的限制。三、实验内容（一）A741 的简介本次试验所采用的集成运算放大器为 741，它是八脚双列直插式组件，其管脚排列如图所示。1 脚和 5 脚接调零电位器（由于集成运算放大器 A741的性能比较好，再不要求特别精密的情况下，不接调零电位器，仍可正常完成交流运算放大器的作用） ，2 脚
4、为反相输入端，3 脚为同相输入端，4 脚接负电源，6 为输出端，7 脚接正电源，8 脚为空脚。（二）实验内容1.加法电路实验电路图按原理图接好。（1）双击函数信号发生器，将其频率和幅值改为相应的值。Vi1=100mV,Vi2=200mV（V PP） ，频率均为 1kHz 的正弦信号，启动仿真，双击示波器按钮，观察图形，使输出波形不失真，记录结果。(实验截图如下)（2）V i2=0.5V 直流电压，V i1不变，观察输出波形，记录结果。2.积分电路实验电路图按原理图接好。双击函数信号发生器，将其频率和幅值改为相应的值。V i=100mV（V PP） ，频率均为 1kHz 的方波信号，启动仿真，双
5、击示波器按钮，观察图形，使输出波形不失真，记录结果。 （实验截图如下）3.减法电路按原理正确接好实验电路。调节函数信号发生器的幅值为 Vi1=200mV,Vi2=500mV（V PP） ，频率为 1kHz 的正弦信号，使输出波形不失真，观察并记录结果。 （如下图）四、实验分析（1）误差分析：本次试验结果接近理论值，误差很小，主要由于仿真计算和电阻的误差所致，较好地完成实验。（2）实验中的思考：1.如果输入三角波，根据数学积分结果是一个抛物线，进行仿真得到相似的结果。2.如果反向加法电路均输入正弦波，当满足下述条件时候，才能得到稳定的正弦波：净输入的两种正弦波在相位上要满足A-B=2n（n=0,+1,-1,+2,-2）
