集成运算放大电路实验报告

韶关学院

-电子技术基础实验与课程设计实验报告

实验项目名称：运算放大器基本放大电路

院系（学号） ：物理与机电工程学院 专业： 姓名： 学号：

第 1 页 共 15 页

电子技术基础实验与课程设计

------运算放大器基本放大电路

实验目的

1.通过实验，进一步理解集成运算放大器线性应用电路的特点。

2.掌握集成运算放大器基本线性应用电路的设计方法。 3.了解限幅放大器的转移特性以及转移特性曲线的绘制方法。

集成运算放大器放大电路概述

集成电路是一种将“管”和“路”紧密结合的器件，它以半导体单晶硅为 芯片，采用专门的制造工艺，把晶体管、场效应管、二极管、电阻和电容等 元件及它们之间的连线所组成的完整电路制作在一起，使之具有特定的功 能。集成放大电路最初多用于各种模拟信号的运算（如比例、求和、求差、 积分、微分„„）上，故被称为运算放大电路，简称集成运放。集成运放广 泛用于模拟信号的处理和产生电路之中，因其高性价能地价位，在大多数情 况下，已经取代了分立元件放大电路。

1.1 反相比例放大电路

第 2 页 共 15 页

输入输出关系: 输入电阻: Ri=R1 输出电阻: Ro=0

Vo  

R2 R1

Vi

V o  (1 

R2 R1

)V R 

R2 R1

Vi

1.1.1 设计要求

1.1.2 选择器件与多数计算

通过查找资料选用 TL082 集成运放 设计放大 12 倍。

反相比例放大电路仿真电路图

第 3 页 共 15 页

输入与输出电压

所以输出放大倍数

Vo  

R2 R1

Vi

=12

电压输入输出波形图

第 4 页 共 15 页

1.2 同相比例放大电路

输入输出关系:

V o  (1 

R2 R1

)V i

V o  (1 

R2 R1

)V i 

R2 R1

VR

输入电阻: Ri=∞ 输出电阻: Ro=0 1.2.1 设计要求

1.2.2 选择器件与多数计算

通过查找资料选用 TL082 集成运放 设计放大 12 倍。

第 5 页 共 15 页

同相比例放大电路仿真电路图

输入与输出电压

所以输出放大倍数： 电压输入输出波形图

V o  (1 

R2 R1

)V i

=12

第 6 页 共 15 页

1.3 微分电路

Ui C1 R2

dU dt Uo Rf

Rf Uo

C1

i



U o   R f C1

dU dt

i

R f C1  (

U dU dt

oM i

) max

第 7 页 共 15 页

实用微分电路

C R Ui C1 Uo R2 Rf

RC1=RfC 电路的输出电压为 u o 为： u o   R 2 C 1

dui dt

式中， R 2 C 1 为微分电路的时间常数。若选用集成运放的最大输出电压为 U O M ,则

R 2 C 1 的值必须满足：

R 2C 1   (

U OM dui dt ) m ax

1.3.1 微分运算电路仿真电路图

第 8 页 共 15 页

电压输出波形

1.4 积分运算电路

Cf Ui R1 Uo R2

C

dU

f

o



Ui R1

dt

Uo  

1 R f C1

U

i

R1C

f

 U

1

oM

U

i

dt

第 9 页 共 15 页

实用积分运算电路

R Cf Ui R1 Uo R2

R>>10R1

其输出电压 u o 为：

uo  

1 R 1C 1

 u dt

i

式中，R 1C 1 为电路的时间常数。由于受到集成运放最大输出电压 U O M 的限制，选 择 R 1 、 C 1 参数 3，其值必须满足：

R 1C 1   1 U OM

 u dt

i

1.4.1 积分运算电路仿真电路图

第 10 页 共 15 页

电压输出波形

第 11 页 共 15 页

1.5 电路的安装与调试

1、按原理进行接线焊接图如下：

2. 运算放大器基本放大电路的输出波形

同相比例放大器输出波形

第 12 页 共 15 页

表 6-1 Ui= 20mv（峰峰值） ，f=1000HZ Ui（V） 0.02 Uo（V） Ui 波形 0.23 如图黄色波形 Uo 波形 如图蓝色波形 实测值 -11.8 Av 计算值 -12

反相比例放大器输出波形

表 6-2 Ui= 20mv（峰峰值） ，f=1000HZ Ui（V） 0.02 Uo（V） Ui 波形 0.25 如图黄色波形 Uo 波形 如图蓝色波形 实测值 -12.8 Av 计算值 -12

第 13 页 共 15 页

积分电路输出波形

微分电路输出波形

第 14 页 共 15 页

实验心得小结:

在做实验的时候发现一个小现象，就是发现直流电源不通时会得到完全不同 的输出波形，只有接通是得到正确波形。后来我仔细想了一下，应该是电路已经 变了，这个时候就要换思路想了。 实际应用积分电路时，由于运算放大器的输入失调电压、输入偏置电流和失 调电流的影响，会出现积分误差；此外，积分电容的漏电流也是产生积分误差的 原因之一。 积分器输入方波信号，输出三角波信号的幅度大小受积分时间常数和输入信 号的频率制约。 通过这个实验，验证了已经学过的简单模电知识，而且锻炼了动手能力。 真正实验的时候也有很多问题，比如说线接错了，示波器用的不到位，示波 器输出波形不理想等等，简单的理论放到实际操作中就会出现这样那样的问题。 看来学习这东西，不仅需要理论，更需要实践，特别是对于我们这种工科。

第 15 页 共 15 页

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实验项目名称：运算放大器基本放大电路

院系（学号） ：物理与机电工程学院 专业： 姓名： 学号：

第 1 页 共 15 页

电子技术基础实验与课程设计

------运算放大器基本放大电路

实验目的

1.通过实验，进一步理解集成运算放大器线性应用电路的特点。

2.掌握集成运算放大器基本线性应用电路的设计方法。 3.了解限幅放大器的转移特性以及转移特性曲线的绘制方法。

集成运算放大器放大电路概述

集成电路是一种将“管”和“路”紧密结合的器件，它以半导体单晶硅为 芯片，采用专门的制造工艺，把晶体管、场效应管、二极管、电阻和电容等 元件及它们之间的连线所组成的完整电路制作在一起，使之具有特定的功 能。集成放大电路最初多用于各种模拟信号的运算（如比例、求和、求差、 积分、微分„„）上，故被称为运算放大电路，简称集成运放。集成运放广 泛用于模拟信号的处理和产生电路之中，因其高性价能地价位，在大多数情 况下，已经取代了分立元件放大电路。

1.1 反相比例放大电路

第 2 页 共 15 页

输入输出关系: 输入电阻: Ri=R1 输出电阻: Ro=0

Vo  

R2 R1

Vi

V o  (1 

R2 R1

)V R 

R2 R1

Vi

1.1.1 设计要求

1.1.2 选择器件与多数计算

通过查找资料选用 TL082 集成运放 设计放大 12 倍。

反相比例放大电路仿真电路图

第 3 页 共 15 页

输入与输出电压

所以输出放大倍数

Vo  

R2 R1

Vi

=12

电压输入输出波形图

第 4 页 共 15 页

1.2 同相比例放大电路

输入输出关系:

V o  (1 

R2 R1

)V i

V o  (1 

R2 R1

)V i 

R2 R1

VR

输入电阻: Ri=∞ 输出电阻: Ro=0 1.2.1 设计要求

1.2.2 选择器件与多数计算

通过查找资料选用 TL082 集成运放 设计放大 12 倍。

第 5 页 共 15 页

同相比例放大电路仿真电路图

输入与输出电压

所以输出放大倍数： 电压输入输出波形图

V o  (1 

R2 R1

)V i

=12

第 6 页 共 15 页

1.3 微分电路

Ui C1 R2

dU dt Uo Rf

Rf Uo

C1

i



U o   R f C1

dU dt

i

R f C1  (

U dU dt

oM i

) max

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实用微分电路

C R Ui C1 Uo R2 Rf

RC1=RfC 电路的输出电压为 u o 为： u o   R 2 C 1

dui dt

式中， R 2 C 1 为微分电路的时间常数。若选用集成运放的最大输出电压为 U O M ,则

R 2 C 1 的值必须满足：

R 2C 1   (

U OM dui dt ) m ax

1.3.1 微分运算电路仿真电路图

第 8 页 共 15 页

电压输出波形

1.4 积分运算电路

Cf Ui R1 Uo R2

C

dU

f

o



Ui R1

dt

Uo  

1 R f C1

U

i

R1C

f

 U

1

oM

U

i

dt

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实用积分运算电路

R Cf Ui R1 Uo R2

R>>10R1

其输出电压 u o 为：

uo  

1 R 1C 1

 u dt

i

式中，R 1C 1 为电路的时间常数。由于受到集成运放最大输出电压 U O M 的限制，选 择 R 1 、 C 1 参数 3，其值必须满足：

R 1C 1   1 U OM

 u dt

i

1.4.1 积分运算电路仿真电路图

第 10 页 共 15 页

电压输出波形

第 11 页 共 15 页

1.5 电路的安装与调试

1、按原理进行接线焊接图如下：

2. 运算放大器基本放大电路的输出波形

同相比例放大器输出波形

第 12 页 共 15 页

表 6-1 Ui= 20mv（峰峰值） ，f=1000HZ Ui（V） 0.02 Uo（V） Ui 波形 0.23 如图黄色波形 Uo 波形 如图蓝色波形 实测值 -11.8 Av 计算值 -12

反相比例放大器输出波形

表 6-2 Ui= 20mv（峰峰值） ，f=1000HZ Ui（V） 0.02 Uo（V） Ui 波形 0.25 如图黄色波形 Uo 波形 如图蓝色波形 实测值 -12.8 Av 计算值 -12

第 13 页 共 15 页

积分电路输出波形

微分电路输出波形

第 14 页 共 15 页

实验心得小结:

在做实验的时候发现一个小现象，就是发现直流电源不通时会得到完全不同 的输出波形，只有接通是得到正确波形。后来我仔细想了一下，应该是电路已经 变了，这个时候就要换思路想了。 实际应用积分电路时，由于运算放大器的输入失调电压、输入偏置电流和失 调电流的影响，会出现积分误差；此外，积分电容的漏电流也是产生积分误差的 原因之一。 积分器输入方波信号，输出三角波信号的幅度大小受积分时间常数和输入信 号的频率制约。 通过这个实验，验证了已经学过的简单模电知识，而且锻炼了动手能力。 真正实验的时候也有很多问题，比如说线接错了，示波器用的不到位，示波 器输出波形不理想等等，简单的理论放到实际操作中就会出现这样那样的问题。 看来学习这东西，不仅需要理论，更需要实践，特别是对于我们这种工科。

第 15 页 共 15 页