一、设计任务及要求
设计并制作一中集成运算放大器简易测试仪。 1.测试仪能用于判断集成运放放大功能的好坏； 2.适应于单电源和双电源型运算放大器的测试；
3.设计信号产生电路，用于判断运算放大器好坏的输入；
4.设计毫伏表电路，用于测量运算放大器输出；
5.设计本仪器所需的直流稳压电源，要求有±15V 两路电压输出，每路输出电流大于50mA,并具有过电流保护功能。
二、设计方案
1.设计思路
设计测试集成运放的好坏，本实验的思路是将该被测的集成运放接成电压跟随器，在输入端接入标准的正弦信号，输出端使用示波器观测，若放大倍数为1，则表示运放正常，否则，损坏。利用这一直观的方法，可方便地判断运放的好坏。为实现这一目的，设计电路中还应含有正弦信号产生电路，而且还需要设计毫伏表电路用以对被测运放输出信号的电压值进行测量。故该实验包括四部分：正弦波振荡电路，集成运放检测电路（即电压跟随器），毫伏表电路，直流稳压电源。 电路的整体原理图如下图1：
2.单元电路设计
（1）正弦波发生电路
RC 串并联选频网络如图2所示，电路中还有一负反馈电路，它由R1和R2组成，这样就由RC 串联支路，RC 并联支路，R1和R2支路分别构成了电桥的四个桥臂，因此该电路也被称为文氏电桥震荡电路。该电路具有选频特性，若在网络的两端加上正弦交流信号U ，则在网络中而可输出电压为U1,则该网络的传输系数U U1F =,根据RC 串并联阻抗的特点可得
jwC
1R//
jwC 1R jwC
1R//
F ++=
=
)wRC
1
-wRC j 31
（+
当RC 1w =时F=31为最大值。 RC 选频网络的特点是适用于低频信号，一般用于频率从固定而且稳定性要求不高的电路里。
集成运放检测电路
直流稳压电源
图2
（2）集成运放检测电路
本实验采用电压跟随电路，将集成运放接成电压跟随器，如下图3.根据示波器的信号比较，判断集成运放的好坏。
图3
（3）直流稳压电源
1）整流电路
完成整流任务。将交流电变成直流电，主要靠二极管的单向导电性，因此二极管是构成整流电路的基本元件。
2）滤波电路
滤波电路主要用于滤去整流输出电压中的波形，中心原件为电容，电容愈大，负载电阻愈大，时间常数τ=RC越大，滤波后输出电压越平滑，其平均值就越大。
3）稳压电路
与输出端并联一个稳压二极管以稳定输出电压
（4）毫伏表电路
1）毫伏表可用集成运放、整流电桥和电流表组成，使流过电流表的电流值正比于输入电压值，其原理电路如图4
图4
毫伏表输入信号通过阻容耦合加到集成运放的同相输入端，输出信号通过整流电桥、电流表反馈到反相输入端，整流二极管和电流表的电阻可等效为反馈电阻
Rco ，由于运放开环增益、输入电阻很高，则其同相端电压与反相端电压近似相等，流过Rco 的电流等于流过Ro 的电流，则得Ro
1
V i =。可见流过表头的电流
Ico 与V1成正比，且与Rco 无关，因此可构成线性良好的交流毫伏表。Ro 可用电位器Rw 替代，用来调整表头量程。
2）直流稳压电源，要求有V 15±两路电压输出，可采用跟踪式正负输出集成稳压器SW1568,该稳压器具有V 15±对称输出电压，每路电流大于50mA ，并有流过保护电路。
三．原理图
四．系统测试结果及误差分析
出现的故障及排除方法
1）电路不通，首先按照仿真电路图认真仔细检查电路，改正后重新测试，万用表测端点电压，发现某些引脚没有电压，重新检查线路或者更换元件，直至通为止。
2）数码管显示不全或不亮，检查数码管的连线，是否接有保护电阻，电源线和接地线是否接错，检查驱动电路是否有问题，将驱动电路所不用的引脚接地，防止干扰。
3）还要注意整体布局，走线要横平竖直，以免造成交叉干扰，尽量做到接线短、接线少、测量方便；第一级的输入线与末级的输出线、高频线与低频线要远离，以免形成空间交叉耦合。
5）电路整体分析
此设计基本完成了题目所要求的内容，其中既有可圈之处由于不足之处，具体说来：
优点：在基本部分中实现了对设计的要求，电路简单易懂，尽量使用了常见的器件，容易实现。
缺点：发挥部分中，由于调试问题，在比赛时没能完全调试出来。
核心及实用价值：主要考察了我们基本的设计能力，以及搭建、调试面包板电路的能力。是对电子设计基本能力的考察，在比赛中，发现。
改进和展望：改变参数以提高精确度和测量范围，减少干扰；合理布线，便于排错和检查，且美观好看
五．器件清单
1）计算机1台2）直流稳压电源1台
3）示波器1台4）万用表1台
5）面包板 1套 6）剥线钳等工具 1套
1）电阻，电容2）集成芯片：LM324 2片
六．心得体会及建议
边安装边调试。把一个总电路按框图上的功能分成若干单元电路，分别进行安装和调试，在完成各单元电路调试的基础上逐步扩大安装和调试的范围，最后完成整机调试。
调试时应注意做好调试记录，准确记录电路各部分的测试数据和波形，以便于分析和运行时参考和撰写设计报告。
（1）通电前检查
电路安装完毕，首先直观检查电路各部分接线是否正确，检查电源、地线、信号线、元器件引脚之间有无短路，器件有无接错。
（2）通电检查
接入电路所要求的电源电压，观察电路中各部分器件有无异常现象。如果出现异常现象，则应立即关断电源，待排除故障后方可重新通电。
（3）单元电路调试
在调试单元电路时应明确本部分的调试要求，按调试要求测试性能指标和观察波形。调试顺序按信号的流向进行，这样可以把前面调试过的输出信号作为后一级的输入信号，为最后的整机联调创造条件。
（4）自顶向下调试
接通电源后，按照理论值，从起始端按照信号的流向依次测试关键引脚的电压、电流等参数，逐步排除问题。
（5）整机联调
整机联调时应观察各单元电路连接后各级之间的信号关系，主要观察动态结果，检查电路的性能和参数，分析测量的数据和波形是否符合设计要求，对发现的故障和问题及时采取处理措施。
1、本系统采用单片机控制，实现了电子压力计对输入电压的准确显示，达到了题目的设计要求。而且系统性能稳定,测量精度较高，操作简单,具有较强的实用性。我们选择的通过测试结果来看，得到了较为理想的结果，是可行的。
2、通过数据分析，可知设计实验结果与理论得到了吻合；
3、系统功能方面，对有稳压电源输入的电压能够较准确的在数码管上显示。
4、系统改进，显示电压数据的精度上，仍需要提高。
实验五集成运算放大器的基本应用(I) ─模拟运算电路─ 一、实验目的 1、了解和掌握集成运算放大器的功能、引脚 2、研究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。 3、了解运算放大器在实际应用时应考虑的一些问题。 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。 理想运算放大器特性 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器称为理想运放。 开环电压增益A =∞ ud =∞ 输入阻抗r i =0 输出阻抗r o 带宽 f =∞ BW 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U O 与输入电压之间满足关系式 U O ＝A ud （U +－U －） 由于A ud =∞，而U O 为有限值，因此，U +－U －≈0。即U +≈U －，称为“虚短”。 （2）由于r i =∞，故流进运放两个输入端的电流可视为零，即I IB ＝0，称为“虚断”。这说明运放对其前级吸取电流极小。 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。 基本运算电路 1) 反相比例运算电路 电路如图8－1所示。对于理想运放， 该电路的输出电压与输入电压 之间的关系为 为了减小输入级偏置电流引起的运算误差，在同相输入端应接入平衡电阻R 2＝R 1 // R F 。 图8－1 反相比例运算电路 图8－2 反相加法运算电路 2) 反相加法电路 电路如图8－2所示，输出电压与输入电压之间的关系为 )U R R U R R ( U i22 F i11F O +-= R 3＝R 1 // R 2 // R F 3) 同相比例运算电路 图8－3(a)是同相比例运算电路，它的输出电压与输入电压之间的关系为 i 1 F O U R R U - =
第三章集成运放电路 一、填空题 1、（3-1，低）理想集成运放的A ud= ，K CMR= 。 2、（3-1，低）理想集成运放的开环差模输入电阻ri= ，开环差模输出电阻ro= 。 3、（3-1，中）电压比较器中集成运放工作在非线性区，输出电压Uo只有或两种的状态。 4、（3-1，低）集成运放工作在线形区的必要条件是___________ 。 5、（3-1，难）集成运放工作在非线形区的必要条件是__________，特点是___________，___________。 6、（3-1，中）集成运放在输入电压为零的情况下，存在一定的输出电压，这种现象称为__________。 7、（3-2，低）反相输入式的线性集成运放适合放大 (a.电流、b.电压) 信号，同相输入式的线性集成运放适合放大 (a.电流、b.电压)信号。 8、（3-2，中）反相比例运算电路组成电压（a.并联、b.串联）负反馈电路，而同相比例运算电路组成电压（a.并联、b.串联）负反馈电路。 9、（3-2，中）分别选择“反相”或“同相”填入下列各空内。 （1）比例运算电路中集成运放反相输入端为虚地，而比例运算电路中集成运放两个输入端的电位等于输入电压。 （2）比例运算电路的输入电阻大，而比例运算电路的输入电阻小。 （3）比例运算电路的输入电流等于零，而比例运算电路的输入电流等于流过反馈电阻中的电流。 （4）比例运算电路的比例系数大于1，而比例运算电路的比例系数小于零。 10、（3-2，难）分别填入各种放大器名称 （1）运算电路可实现A u＞1的放大器。 （2）运算电路可实现A u＜0的放大器。 （3）运算电路可将三角波电压转换成方波电压。 （4）运算电路可实现函数Y＝aX1＋bX2＋cX3，a、b和c均大于零。 （5）运算电路可实现函数Y＝aX1＋bX2＋cX3，a、b和c均小于零。 11、（3-3，中）集成放大器的非线性应用电路有、等。 12、（3-3，中）在运算电路中，运算放大器工作在区；在滞回比较器中，运算放大器工作在区。 13、（3-3，中）_________和_________是分析集成运算放大器线性区应用的重要依据。
第九章集成运算放大器及其应用（易映萍） 9.1 差分放大电路 9.2互补功率放大电路 9.3 集成运算放大电路 9.4 理想集成运放的线性运用电路 9.5 理想集成运放的非线性运用电路 习题 第九章集成运算放大器及其应用 9.1 差分放大电路 9.1.1 直接耦合多级放大电路的零点漂移现象 工业控制中的很多物理量均为模拟量，如温度、流量、压力、液面和长度等，它们通过不同的传感器转化成的电量也均为变化缓慢的非周期性连续信号，这些信号具有以下两个特点： 1．信号比较微弱，只有通过多级放大才能驱动负载； 2．信号变化缓慢，一般采用直接耦合多级放大电路将其放大。 u＝0）时，人们在试验中发现，在直接耦合的多级放大电路中，即使将输入端短路（即 i u≠0）,这种现象称为零点漂移（简称为零漂），如图输出端还会产生缓慢变化的电压（即 o 9.1所示。 （a）测试电路（b）输出电压u o的漂移 图9.1 零点漂移现象 9.1.2 零漂产生的主要原因 在放大电路中，任何参数的变化，如电源电压的波动、元件的老化以及半导体元器件参数随温度变化而产生的变化，都将产生输出电压的漂移，在阻容耦合放大电路中，耦合电容对这种缓慢变化的漂移电压相当于开路，所以漂移电压将不会传递到下一级电路进一步放
大。但是，在直接耦合的多级放大电路中，前一级产生的漂移电压会和有用的信号（即要求放大的输入信号）一起被送到下一级进一步放大，当漂移电压的大小可以和有用信号相当时，在负载上就无法分辨是有效信号电压还是漂移电压，严重时漂移电压甚至把有效信号电压淹没了，使放大电路无法正常工作。 采用高质量的稳压电源和使用经过老化实验的元件就可以大大减小由此而产生的漂移，所以由温度变化所引起的半导体器件参数的变化是产生零点漂移现象的主要原因，因而也称零点漂移为温度漂移，简称温漂，从某种意义上讲零点漂移就是静态工作点Q点随温度的漂移。 9.1.3抑制温漂的方法 对于直接耦合多级放大电路，如果不采取措施来抑制温度漂移，其它方面的性能再优良，也不能成为实用电路。抑制温漂的方法主要由以下几种： （1）采用稳定静态工作的分压式偏置放大电路中Re的负反馈作用； （2）采用温度补偿的方法，利用热敏元件来抵消放大管的变化； （3）采用特性完全相同的三极管构成“差分放大电路”； 9.1.4 差分放大电路 差分放大电路是构成多级直接耦合放大电路的基本单元电路。直接耦合的多级放大电路的组成框图如图9.2所示。 图9.2 多级放大的组成框图 A倍后传送到负载上，对电路造从上图可知输入级一旦产生了温漂，会经中间级放大 u2 A≈1，对电路造成的成严重的影响，而中间级产生的温漂，由于直接到达功放级而功放的 u 影响跟输入级相比少得多，所以，我们主要应设法抑制输入级产生的温漂，故在直接耦合的多级放大电路中只有输入级常采用差分放大电路的形式来抑制温漂。 9.1.4.1 差分放大电路的组成及结构特点 一．电路组成 差分放大电路如图9.3所示。
实验十一 集成运算放大器的基本应用 —— 模拟运算电路 一、实验目的 1、研究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、了解运算放大器在实际应用时应考虑的一些问题。 二、实验仪器 1、双踪示波器 2、万用表 3、交流毫伏表 4、信号发生器 三、实验原理 在线性应用方面，可组成比例、加法、减法、积分、微分、对数、指数等模拟运算电路。 1、 反相比例运算电路 电路如图11-1所示。对于理想运放，该电路的输出电压与输入电压之间的关系为 i F O U R R U 1 - = （11-1） U i O 图11-1 反相比例运算电路 为减小输入级偏置电流引起的运算误差，在同相输入端应接入平衡电阻R2=R1∥R F ，此处为了简化电路，我们选取R2=10K 。
2、反相加法电路 U O U 图11-2 反相加法运算电路 电路如图11-2所示，输出电压与输入电压之间的关系为 )( 22 11i F i F O U R R U R R U +-= R 3=R 1∥R 2∥R F （11-2） 3、同相比例运算电路 图11-3（a ）是同相比例运算电路，它的输出电压与输入电压之间的关系为 i F O U R R U )1(1 + = R 2=R 1∥R F （11-3） 当R1→∞时，U O =U i ，即得到如图11-3（b ）所示的电压跟随器。图中R2=R F ，用以减小漂移和起保护作用。一般RF 取10K Ω，R F 太小起不到保护作用，太大则影响跟随性。 (a)同相比例运算 (b)电压跟随器 图11-3 同相比例运算电路 4、差动放大电路(减法器) 对于图11-4所示的减法运算电路，当R1=R2，R3=R F 时，有如下关系式： )(1 120i i U U R RF U -= （11-4）
集成运算放大电路单元测试题 一、单选题(每题2分) 1.对差分放大电路而言，下列说法不正确的为（）。 A．可以用作直流放大器B．可以用作交流放大器 C．可以用作限幅器D．具有很强的放大共模信号的能力 2.差分放大电路如图所示，当有输入电压u i时，V1管集电极电流i C1=0.7mA，此时V2管集电极电位u C2等于（）。 A. 5V B. 3V C. 7V D. 0V ）。 A. 共基极放大电路 B. 互补对称放大电路 C. 差分放大电路 D. 电容耦合放大电路 4.把差分放大电路中的发射极公共电阻改为电流源可以（） A．增大差模输入电阻B．提高共模增益 C．提高差模增益D．提高共模抑制比 5.某放大器的中频电压增益为40dB，则在上限频率f H处的电压放大倍数约为（）倍。 A. 43 B. 100 C. 37 D. 70 27.对恒流源而言，下列说法不正确的为（）。 A．可以用作偏置电路B．可以用作有源负载 C．交流电阻很大D．直流电阻很大 6.某双极型三极管多级放大电路中，测得A 1u =25，A 2 u =-10 ，A 3 u ≈1，则可判断这三级电路的组态分 别是（）。 A. 共射极、共基极、共集电极 B. 共基极、共射极、共集电极 C. 共基极、共基极、共集电极 D. 共集电极、共基极、共基极 7.选用差分放大电路的主要原因是（）。 A．减小温漂B．提高输入电阻C．稳定放大倍数D．减小失真 8.图示电路（） A．等效为PNP管B．等效为NPN管 C．为复合管，其等效类型不能确定D．三极管连接错误，不能构成复合管
图号3401 9.某放大器输入电压为10mv时,输出电压为7V；输入电压为15mv时, 输出电压为6.5V，则该放大器的电压放大倍数为（）。 A. 100 B. 700 C. -100 D. 433 37.设放大器的信号源内阻为R S，负载电阻为R L，输入、输出电阻分别为R i、R o，则当要求放大器恒压输出时，应满足（）。 A. R o >>R L B. R o < Op Amp Circuit Collection AN-31 Practical Differentiator f c e 1 2q R2C1 f h e 1 2q R1C1 e 1 2q R2C2 f c m f h m f unity gain TL H 7057–9 Integrator V OUT e b 1 R1C1 t2 t1 V IN dt f c e 1 2q R1C1 R1e R2 For minimum offset error due to input bias current TL H 7057–10 Fast Integrator TL H 7057–11Current to Voltage Converter V OUT e l IN R1 For minimum error due to bias current R2e R1 TL H 7057–12 Circuit for Operating the LM101 without a Negative Supply TL H 7057–13Circuit for Generating the Second Positive Voltage TL H 7057–14 Neutralizing Input Capacitance to Optimize Response Time C N s R1 R2 C S TL H 7057–15 Integrator with Bias Current Compensation Adjust for zero integrator drift Current drift typically0 1 n A C over b55 C to125 C temperature range TL H 7057–16 Voltage Comparator for Driving DTL or TTL Integrated Circuits TL H 7057–17 Threshold Detector for Photodiodes TL H 7057–18 Double-Ended Limit Detector V OUT e4 6V for V LT s V IN s V UT V OUT e0V for V IN k V LT or V IN l V UT TL H 7057–19 Multiple Aperture Window Discriminator TL H 7057–20 实验名称 集成运算放大器的基本应用 一.实验目的 1.掌握集成运算放大器的正确使用方法。 2.掌握用集成运算放大器构成各种基本运算电路的方法。 3.学习正确使用示波器交流输入方式和直流输入方式观察波形的方法，重点掌握积分输入，输出波形的测量和描绘方法。 二.实验元器件 集成运算放大器 LM324 1片 电位器 1k Ω 1只 电阻 100k Ω 2只；10k Ω 3只；5.1k Ω 1只；9k Ω 1只 电容 0.01μf 1只 三、预习要求 1.复习由运算放大器组成的反相比例、反相加法、减法、比例积分运算电路的工作原理。 2.写出上述四种运算电路的vi 、vo 关系表达式。 3.实验前计算好实验内容中得有关理论值，以便与实验测量结果作比较。 4.自拟实验数据表格。 四.实验原理及参考电路 本实验采用LM324集成运算放大器和外接电阻、电容等构成基本运算电路。 1. 反向比例运算 反向比例运算电路如图1所示，设组件LM324为理想器件，则 11 0υυR R f -= R f 100k R 1 10k A 10k R L v o v 1 R 9k 图1 其输入电阻1R R if ≈，图中1//R R R f ='。 由上式可知，改变电阻f R 和1R 的比值，就改变了运算放大器的闭环增益vf A 。 在选择电路参数是应考虑： ○ 1根据增益，确定f R 与1R 的比值，因为 1 R R A f vf - = 所以，在具体确定f R 和1R 的比值时应考虑；若f R 太大，则1R 亦大，这样容易引起较大的失调温漂；若f R 太小，则1R 亦小，输入电阻if R 也小，可能满足不了高输入阻抗的要求，故一般取f R 为几十千欧至几百千欧。 若对放大器输入电阻有要求，则可根据1R R i =先确定1R ，再求f R 。 ○ 2运算放大器同相输入端外接电阻R '是直流补偿电阻，可减小运算放大器偏执电流产生的不良影响，一般取1//R R R f ='，由于反向比例运算电路属于电压并联负反馈，其输入、输出阻抗均较低。 本次试验中所选用电阻在电路图中已给出。 2. 反向比例加法运算 反向比例加法运算电路如图2所示，当运算放大器开环增益足够大时，其输入端为“虚地”，11v 和12v 均可通过1R 、2R 转换成电流，实现代数相加，其输出电压 ??? ??+-=122111 v R R v R R v f f o 当R R R ==21时 ()1211v v R R v f o +- = 为保证运算精度，除尽量选用精度高的集成运算放大器外，还应精心挑选精度高、稳定性好的电阻。f R 与R 的取值范围可参照反比例运算电路的选取范围。 同理，图中的21////R R R R f ='。 第7章集成运算放大器的基本应用 7.1 集成运算放大器的线性应用 7.1.1 比例运算电路 7.1.2 加法运算电路 7.1.3 减法运算电路 7.1.4 积分运算电路 7.1.5 微分运算电路 7.1.6 电压—电流转换电路 7.1.7 电流—电压转换电路 7.1.8 有源滤波器 *7.1.9 精密整流电路 7.2 集成运放的非线性应用 7.2.1 单门限电压比较器 7.2.2 滞回电压比较器 7.3 集成运放的使用常识 7.3.1 合理选用集成运放型号 7.3.2 集成运放的引脚功能 7.3.3 消振和调零 7.3.4 保护 本章重点: 1. 集成运算放大器的线性应用：比例运算电路、加减法运算电路、积分微分运算电路、一阶有源滤波器、二阶有源滤波器 2. 集成运算放大器的非线性应用：单门限电压比较器、滞回比较器 本章难点: 1. 虚断和虚短概念的灵活应用 2. 集成运算放大器的非线性应用 3. 集成运算放大器的组成与调试 集成运算放大器(简称集成运放)在科技领域得到广泛的应用，形成了各种各样的应用电路。从其功能上来分，可分为信号运算电路、信号处理电路和信号产生电路。从本章开始和以后的相关章节分别介绍它们的应用。 7.1 集成运算放大器的线性应用 集成运算放大器的线性应用 7.1.1 比例运算电路 1. 同相比例运算电路 (点击查看大图)反馈方式：电压串联负反馈 因为有负反馈，利用虚短和虚断 虚短: u-= u+= u i 虚断: i +=i i- =0 ， i 1 =i f 电压放大倍数: 平衡电阻R=R f//R1 2. 反相比例运算 (点击查看大图)反馈方式：电压并联负反馈 因为有负反馈，利用虚短和虚断 i - =i+= 0（虚断） u + =0，u－=u+=0（虚地） i 1 =i f 电压放大倍数: 第十章 练习题 1. 集成运算放大器是： 答 ( ) (a) 直接耦合多级放大器 (b) 阻容耦合多级放大器 (c) 变压器耦合多级放大器 2. 集成运算放大器的共模抑制比越大， 表示该组件： 答 ( ) (a) 差模信号放大倍数越大； (b) 带负载能力越强； (c) 抑制零点漂移的能力越强 3. 电路如图10-1所示，R F2 引入的反馈为 ： 答 ( ) (a) 串联电压负反馈 (b) 并联电压负反馈 (c) 串联电流负反馈 (d) 正反馈 图10-1 4. 比例运算电路如图10-2所示，该电路的输出电阻为： 答 ( ) (a) R F (b) R 1+R F (c) 零 图10-2 5. 电路如图10-3所示，能够实现u u O i =- 运算关系的电路是： 答 ( ) (a) 图1 (b) 图2 (c) 图3 图10-3 6. 电路如图10-4所示，则该电路为： 答 ( ) (a)加法运算电路； (b)反相积分运算电路； (c) 同相比例运算电路 图10-4 7. 电路如图10-5所示，该电路为： 答 ( ) (a) 加法运算电路 (b) 减法运算电路 (c) 比例运算电路 O u i 1 u i2 图10-5 8. 电路如图10-6所示，该电路为： 答 ( ) (a) 加法运算电路 (b) 减法运算电路 (c) 比例运算电路 u O u i 1u i2 图10-6 9. 电路如图10-7所示，该电路为： 答 ( ) (a)比例运算电路 (b) 比例—积分运算电路 (c) 微分运算电路 O u 图10-7 10. 电路如图10-8所示 ，输入电压u I V =1，电阻R R 1210==k Ω， 电位器R P 的阻值为20k Ω 。 试求：(1) 当R P 滑动点滑动到A 点时，u O =? (2) 当R P 滑动点滑动到B 点时，u O =? (3) 当R P 滑动点滑动到C 点(R P 的中点)时 , u O =? 集成运放基本应用之一—模拟运算电路 ————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期： 实验十二集成运放基本应用之一——模拟运算电路 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原理与功能。 2、了解运算放大器在实际应用时应考虑的一些问题。 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。 理想运算放大器特性： 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器称为理想运放： 开环电压增益A ud=∞ 输入阻抗r i=∞ 输出阻抗r o=0 带宽f BW=∞ 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U O与输入电压之间满足关系式 U O＝A ud（U+－U－） 由于A ud=∞，而U O为有限值，因此，U+－U－≈0。即U+≈U－，称为“虚短”。 （2）由于r i =∞，故流进运放两个输入端的电流可视为零，即I IB ＝0，称为“虚断”。这说明运放对其前级吸取电流极小。 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。 基本运算电路 1) 反相比例运算电路 电路如图5－1所示。对于理想运放， 该电路的输出电压与输入电压之间的 关系为 为了减小输入级偏置电流引起的运算误差，在同相输入端应接入平衡电阻R 2＝R 1 // R F 。 图5－1 反相比例运算电路 图5－2 反相加法运算电路 2) 反相加法电路 电路如图5－2所示，输出电压与输入电压之间的关系为 )U R R U R R ( U i22 F i11F O +-= R 3＝R 1 / R 2 // R F 3) 同相比例运算电路 图5－3(a)是同相比例运算电路，它的输出电压与输入电压之间的关系为 i 1 F O )U R R (1U + = R 2＝R 1 / R F 当R 1→∞时，U O ＝U i ，即得到如图5－3(b)所示的电压跟随器。图中R 2＝R F ， i 1 F O U R R U -= 集成运算放大器测试题 指导老师：高开丽班级：11机电姓名： _____________ 成绩： 一、填空题（每空1分，共20分） 1、集成运放的核心电路是__________ 电压放大倍数、_________ 输入电阻和_______ 输出电阻的电路。（填“低”、“高”） 2、集成运由_____________ 、______________ 、________________ 、___________ 四个部分组成。 3、零漂的现象是指输入电压为零时，输出电压_________________ 零值，出现忽大忽小得现象。 4、集成运放的理想特性为：________________ 、______________ 、_________ 、_____________ 。 5、负反馈放大电路由__________________ 和__________________ 两部分组成。 6、电压并联负反馈使输入电阻__________ ，输出电阻___________ 。 7、理想运放的两个重要的结论是_______________ 和_____________ 。 &负反馈能使放大电路的放大倍数________________ ，使放大电路的通频带展宽，使输出信号波形的非线性失真减小，__________ 放大电路的输入、输出电阻。 二、选择题（每题3分，共30分） 1、理想运放的两个重要结论是（） A 虚断VI+=VI-，虚短i l+=il- B 虚断VI+=VI-=O ，虚短i l+=il-=O C 虚断VI+=VI-=O ，虚短i I+=iI- D 虚断i I+=iI-=0 ，虚断VI+=VI- 2、对于运算关系为V0=10VI的运算放大电路是（） A反相输入电路B同相输入电路C电压跟随器D加法运算电路 3、电压跟随器，其输出电压为V0，则输入电压为（） A VI B - VI C 1 D -1 4、同相输入电路，R仁10K,Rf=100K ，输入电压VI为10mv，输出电压V0为 （） A -100 mv B 100 mv C 10 mv D -10 mv 第4章集成运算放大电路 —一填空题 1、集成运放内部电路通常包括四个基本组成部分，即____________ 、 ______________ 、 ____________ 和___________________ 。 2、为提高输入电阻，减小零点漂移，通用集成运放的输入级大多采用_______________________ 电路；为了减小输出电阻，输出级大多采用 _____________________ 电路。 3、在差分放大电路发射极接入长尾电阻或恒流三极管后，它的差模放大倍数A ud将 ， 而共模放大倍数A uc将______ ，共模抑制比K CMR将_________ 。 4、差动放大电路的两个输入端的输入电压分别为“I8mV和U i2 10mV，则差模 输入电压为__________ ，共模输入电压为 ___________ 。 5、差分放大电路中，常常利用有源负载代替发射极电阻R e,从而可以提高差分放大电 路的______________________ 。 6、工作在线性区的理想运放，两个输入端的输入电流均为零，称为虚______ ;两个输入 端的电位相等称为虚__________ ;若集成运放在反相输入情况下，同相端接地，反相端又称 虚___________ ； 即使理想运放器在非线性工作区，虚 _______ 结论也是成立的。 7、共模抑制比K CMR等于 _________________ 之比，电路的K CMR越大，表明电路___________ 越强。 答案：1、输入级、中间级、输出级、偏置电路；2、差分放大电路、互补对称电路；3、不变、减小、增大；4、-18mV, 1mV ；5、共模抑制比；6、断、短、地、断；7、差模电压放大倍数与共模电压放大倍数，抑制温漂的能力。 二选择题 1、集成运放电路采用直接耦合方式是因为_________ 。 A ?可获得很大的放大倍数 B.可使温漂小C.集成工艺难以制造大容量电容 第一章 集成运算放大器自测题 一、填空题 二、分析计算题 1、某运算放大器电路如图1所示，运算放大器为理想的，且电阻值R 为已知，设输入信号为s v 。试问： （1）当输入信号s v 仅接在端口A 处，端口B 接地，试求该放大器的电压增益 s o v v G = ，从A 点看进去的输入阻抗i R ，输出阻抗o R 分别为多少？ （2）当输入信号s v 仅接在端口B 处，端口A 接地，试求该放大器的电压增益 s o v v G = ，从B 点看进去的输入阻抗i R ，输出阻抗o R 分别为多少？ （3）当输入信号s v 跨接在端口A 、B 处时，且要求s v 信号A 端为正，B 端为负， 试求该放大器的电压增益s o v v G =，从A 、B 点看进去的输入阻抗i R ，输出阻抗o R 分别为多少？ R 20o v 2、在图2所示的运算放大器电路中，假设运算放大器试理想的，并且各电阻为已知值。 （1）试写出输出函数的表达式（要求有过程）。 （2）试求图中所示的输入阻抗i R 和输出阻抗o R 。 1 v 2 v o 3、米勒积分器电路如图3（a ）所示，且初始输入电压和输出电压均为0，时间常数为mS RC 1==τ 。若输入的波形如图3（b ）所示，试画出输出的波形（要求坐标对齐并标明数值）。 o v 图3 i v 4、图4所示的电路为浮动负载（两个连接端都没接地的负载提供电压），这在电 源电路中有很好的应用性，假设运算放大器是理想的。 （1）当节点A 输入峰峰值为1V 的正弦波i v 时，试画出节点B 、节点C 对地时 的电压波形，并画出o v 的波形。 (2)电压增益 i o v v 为多少？ C B 图4 i v 5、图5为实用的单电源供电的自举式同相交流电压放大器电路，假设运算放大器是理想的。已知Ω===K R R R 10431，Ω=K R 502，Ω=M R 15。 F C C C μ10321===，V V CC 15+=。问： (1)放大器的各信号端口的直流电位为多少？电容321C C C 、、的作用是什么？ (2)交流放大倍数 i o v v 为多少，输入阻抗 i R 为多大？ o 6、在图6所示的电路中，比较器的输出电压的最大值为V 10±。试画出个电路 的电压传输特性曲线。 1 o v 图6 2 o v (a) (c) v 2(b) v 33 o i v 实验集成运算放大器的基本应用（Ⅱ）——有源滤波器 一、实验目的 1、熟悉用运放、电阻和电容组成有源低通滤波、高通滤波和带通、带阻滤波器。 2、学会测量有源滤波器的幅频特性。 二、实验原理 （a）低通（b）高通 (c) 带通（d）带阻 图9－1 四种滤波电路的幅频特性示意图 由RC元件与运算放大器组成的滤波器称为RC有源滤波器，其功能是让一定频率范围内的信号通过，抑制或急剧衰减此频率范围以外的信号。可用在信息处理、数据传输、抑制干扰等方面，但因受运算放大器频带限制，这类滤波器主要用于低频范围。根据对频率范围的选择不同，可分为低通(LPF)、高通(HPF)、带通(BPF)与带阻(BEF)等四种滤波器，它们的幅频特性如图9－1所示。 具有理想幅频特性的滤波器是很难实现的，只能用实际的幅频特性去逼近理想的。一般来说，滤波器的幅频特性越好，其相频特性越差，反之亦然。滤波器的阶数越高,幅频特性衰减的速率越快，但RC网络的节数越多，元件参数计算越繁琐，电路调试越困难。任何高阶滤波器均可以用较低的二阶RC有滤波器级联实现。 1、低通滤波器（LPF） 低通滤波器是用来通过低频信号衰减或抑制高频信号。 如图9－2（a）所示，为典型的二阶有源低通滤波器。它由两级RC滤波环节与同相比例运算电路组成，其中第一级电容C接至输出端，引入适量的正反馈，以改善幅频特性。 图9－2（b）为二阶低通滤波器幅频特性曲线。 (a)电路图 (b)频率特性 图9－2 二阶低通滤波器 电路性能参数 1 f uP R R 1A + = 二阶低通滤波器的通带增益 RC 2π1 f O = 截止频率，它是二阶低通滤波器通带与阻带的界限频率。 uP A 31 Q -= 品质因数，它的大小影响低通滤波器在截止频率处幅频特性的形状。 2、高通滤波器（HPF ） 与低通滤波器相反，高通滤波器用来通过高频信号，衰减或抑制低频信号。 只要将图9－2低通滤波电路中起滤波作用的电阻、电容互换，即可变成二阶有源高通滤波器，如图9－3(a)所示。高通滤波器性能与低通滤波器相反，其频率响应和低通滤波器是“镜象”关系，仿照LPH 分析方法，不难求得HPF 的幅频特性。 (a) 电路图 (b) 幅频特性 图9－3 二阶高通滤波器 电路性能参数A uP 、f O 、Q 各量的函义同二阶低通滤波器。 图9－3（b ）为二阶高通滤波器的幅频特性曲线，可见，它与二阶低通滤波器的幅频特性曲线有“镜像”关系。 3、 带通滤波器（BPF ） 第十章练习题 1. 集成运算放大器是：答( ) (a) 直接耦合多级放大器 (b) 阻容耦合多级放大器 (c) 变压器耦合多级放大器 2. 集成运算放大器的共模抑制比越大，表示该组件：答( ) (a) 差模信号放大倍数越大； (b) 带负载能力越强； (c) 抑制零点漂移的能力越强 3. 电路如图10-1 所示，R F2 引入的反馈为：答( ) (a) 串联电压负反馈(b) 并联电压负反馈 (c) 串联电流负反馈(d) 正反馈 R F1 u i R1 - ∞ -∞ ＋ ＋ ＋＋ u O R 2 R F2 R 3 图10-1 4. 比例运算电路如图10-2 所示，该电路的输出电阻为：答( ) (a) R F (b) R1+R F (c) 零 R F R1- ∞ u i＋ ＋u O 图10-2 5. 电路如图10-3 所示，能够实现u u O i 运算关系的电路是：答( ) (a) 图1 (b) 图2 (c) 图3 专业知识整理分享 图10-3 5. 电路如图10-4 所示，则该电路为：答( ) (a) 加法运算电路；(b) 反相积分运算电路；(c) 同相比例运算电路 R F R1- ∞ ＋ u i R 2 ＋ 图10-4 6. 电路如图10-5 所示，该电路为：答( ) (a) 加法运算电路(b) 减法运算电路(c) 比例运算电路 R R - ∞ u O u i1 R ＋ ＋ u i2 R 图10-5 7. 电路如图10-6 所示，该电路为：答( ) (a) 加法运算电路(b) 减法运算电路(c) 比例运算电路 R u i1 u i2 R R - ∞ ＋ ＋u O R 图10-6 8. 电路如图10-7 所示，该电路为：答( ) (a) 比例运算电路(b) 比例—积分运算电路(c) 微分运算电路 专业知识整理分享 实验二 集成运算放大器的基本应用(I) ─ 模拟运算电路 ─ 一 实验目的 1. 研究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. 了解运算放大器在实际应用时应考虑的一些问题。 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。 集成运算放大器配接不同的外围元件可以方便灵活地实现各种不同的运算电路（线性放大和非线性电路）。用运算放大器组成的运算电路（也叫运算器），可以实现输入信号和输出信号之间的数学运算和函数关系，是运算放大器的基本用途之一，这些运算器包括比例器、加法器、减法器、对数运算器、积分器、微分器、模拟乘法器等各种模拟运算功能电路。 (1) 反相比例运算电路 电路如图1所示。对于理想运放， 该电路的输出电压与输入电压之间的关系为 为了减小输入级偏置电流引起的运算误差，在同相输入端应接入平衡电阻R 2＝R 1 // R F 。 i U 10-=- =i 1 F O U R R U 图1 反相比例运算电路 (2) 同相比例运算电路 图2是同相比例运算电路，它的输出电压与输入电压之间的关系为 i U 11=+ =i 1 F O )U R R (1U R 2＝R 1 // R F 图2 同相比例运算电路 三 实验设备与器件 1. ±12V 直流电源 2. 函数信号发生器 3. 交流毫伏表 4. 直流电压表 5. 集成运算放大器OP07×1 9.1K Ω、10 K Ω、100 K Ω电阻各1个，导线若干。 2 3 6 7 4 1 8 2 3 1 8 4 6 7 几种常用集成运算放大器的性能参数 1．通用型运算放大器 A741（单运放）、LM358（双运放）、LM324（四运放）及以场效应管为输入级的LF356都属于此种。它们是目前应用最为广泛的集成运算放大器。μ通用型运算放大器就是以通用为目的而设计的。这类器件的主要特点是价格低廉、产品量大面广，其性能指标能适合于一般性使用。例 2．高阻型运算放大器 ，IIB为几皮安到几十皮安。实现这些指标的主要措施是利用场效应管高输入阻抗的特点，用场效应管组成运算放大器的差分输入级。用FET作输入级，不仅输入阻抗高，输入偏置电流低，而且具有高速、宽带和低噪声等优点，但输入失调电压较大。常见的集成器件有LF356、LF355、LF347（四运放）及更高输入阻抗的CA3130、CA3140等。Ω这类集成运算放大器的特点是差模输入阻抗非常高，输入偏置电流非常小，一般rid＞（109~1012） 3．低温漂型运算放大器 在精密仪器、弱信号检测等自动控制仪表中，总是希望运算放大器的失调电压要小且不随温度的变化而变化。低温漂型运算放大器就是为此而设计的。目前常用的高精度、低温漂运算放大器有OP-07、OP-27、AD508及由MOSFET组成的斩波稳零型低漂移器件ICL7650等。4．高速型运算放大器 s，BWG＞20MHz。μA715等，其SR=50~70V/μ在快速A/D和D/A转换器、视频放大器中，要求集成运算放大器的转换速率SR一定要高，单位增益带宽BWG一定要足够大，像通用型集成运放是不能适合于高速应用的场合的。高速型运算放大器主要特点是具有高的转换速率和宽的频率响应。常见的运放有LM318、 5．低功耗型运算放大器 W，可采用单节电池供电。μA。目前有的产品功耗已达微瓦级，例如ICL7600的供电电源为1.5V，功耗为10μ由于电子电路集成化的最大优点是能使复杂电路小型轻便，所以随着便携式仪器应用范围的扩大，必须使用低电源电压供电、低功率消耗的运算放大器相适用。常用的运算放大器有TL-022C、TL-060C等，其工作电压为±2V~±18V，消耗电流为50~250 6．高压大功率型运算放大器 A791集成运放的输出电流可达1A。μ运算放大器的输出电压主要受供电电源的限制。在普通的运算放大器中，输出电压的最大值一般仅几十伏，输出电流仅几十毫安。若要提高输出电压或增大输出电流，集成运放外部必须要加辅助电路。高压大电流集成运算放大器外部不需附加任何电路，即可输出高电压和大电流。例如D41集成运放的电源电压可达±150V， 集成运放的分类 1. 通用型 这类集成运放具有价格低和应用范围广泛等特点。从客观上判断通用型集成运放，目前还没有明确的统一标准，习惯上认为，在不要求具有特殊的特性参数的情况下所采用的集成运放为通用型。由于集成运放特性参数的指标在不断提高，现在的和过去的通用型集成运放的特性参数的标准并不相同。相对而言，在特性 东南大学电工电子实验中心 实验报告 课程名称：电子电路实验 第一次实验 实验名称：运算放大器的基本应用 院（系）：吴健雄学院专业：电类强化 姓名：周晓慧学号：61010212 实验室: 105实验组别： 同组人员：无实验时间：2012年03月23日评定成绩：审阅教师： 实验一运算放大器的基本应用 一、实验目的： 1、熟练掌握反相比例、同相比例、加法、减法、积分、微分等电路的设计方法； 2、熟练掌握运算放大电路的故障检查和排除方法，以及增益、幅频特性、传输特性曲线、 带宽的测量方法； 3、了解运算放大器的主要直流参数（输入失调电压、输入偏置电流、输入失调电流、温度 漂移、共模抑制比，开环差模电压增益、差模输入电阻、输出电阻等）、交流参数（增益带宽积、转换速率等）和极限参数（最大差模输入电压、最大共模输入电压、最大输出电流、最大电源电压等）的基本概念； 4、了解运放调零和相位补偿的基本概念； 5、掌握利用运算放大器设计各种运算功能电路的方法及实验测量技能。 二、预习思考： 1、查阅741运放的数据手册，自拟表格记录相关的直流参数、交流参数和极限参数，解释 参数含义。 2、 设计一个反相比例放大器，要求：|A V |=10，Ri>10K Ω，将设计过程记录在预习报告上； （1） 仿真原理图 （2） 参数选择计算 因为要求|A v |=10，即|V 0/V i |= |-R f /R 1|=10,故取R f =10R 1,.又电阻应尽量大些，故取：R 1=10k Ω，Rk=100 k Ω, R L =10 k Ω （3） 仿真结果 图中红色波形表示输入，另一波形为输出，通过仿真可知|V 0/V i |=9.77≈10，仿真正确。 3、 设计一个电路满足运算关系U O = -2U i1 + 3U i2 §8.1 比 例运算电 路 8.1.1 反相比例电路 1. 基本电路 电压并联负反馈输入端虚短、虚断 特点： 反相端为虚地，所以共模输入可视为0，对运放共模抑制比要求低 输出电阻小，带负载能力强 要求放大倍数较大时，反馈电阻阻值高，稳定性差。 如果要求放大倍数100，R1=100K，Rf=10M 2. T型反馈网络（T型反馈网络的优点是什么？） 虚短、虚断 8.1.2 同相比例电路 1. 基本电路：电压串联负反馈 输入端虚短、虚断 特点： 输入电阻高，输出电阻小，带负载能力强 V-=V+=V i，所以共模输入等于输入信号，对运放的共模抑制比要求高 2. 电压跟随器 输入电阻大输出电阻小，能真实地将输入信号传给负载而从信号源取流很小§8.2 加减运算电路 8.2.1 求和电路 1.反相求和电路 2. 虚短、虚断 特点：调节某一路信号的输入电阻不影响其他路输入与输出的比例关系 3.同相求和电路 4. 虚短、虚断 8.2.2 单运放和差电路 8.2.3 双运放和差电路 例1:设计一加减运算电路 设计一加减运算电路，使 V o=2Vi1+5Vi2-10Vi3 解：用双运放实现 如果选Rf1=Rf2=100K，且R4= 100K 则：R1=50K R2=20K R5=10K 平衡电阻 R3= R1// R2// Rf1=12.5K R6=R4//R5//Rf2= 8.3K 例2:如图电路，求A vf，Ri 解： §8.3 积分电路和微分电路 8.3.1 积分电路 电容两端电压与电流的关系： 积分实验电路 积分电路的用途 将方波变为三角波（Vi：方波，频率500Hz，幅度1V）运算放大器的典型应用
集成运算放大器的基本应用
集成运算放大器的基本应用
集成运算放大器练习题及答案
集成运放基本应用之一—模拟运算电路
(完整版)集成运算放大器练习题
第4章集成运算放大电路课后习题及答案
第一章 集成运算放大器测试题
实验 集成运算放大器的基本应用
集成运算放大器练习试题和答案解析
实验二 集成运算放大器的基本应用(I)
几种常用集成运算放大器的性能参数解读
运算放大器基本应用
运算放大器详细的应用电路(很详细)
相关主题
文本预览