电路实验报告6 集成运放组成的基本运算电路

专业：电子信息工程 姓名：彭嘉乔 实验报告

学号：3130104084 日期：2015.04.16 地点：东3-211 课程名称：电路与电子技术实验II 指导老师：沈连丰 成绩：__________________ 实验名称：集成运放组成的基本运算电路 实验类型：________________同组学生姓名：__________ 一、实验目的和要求（必填） 二、实验内容和原理（必填） 三、主要仪器设备（必填） 四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理 六、实验结果与分析（必填） 七、讨论、心得

一、 实验目的和要求

1、研究集成运放组成的比例、加法和积分等基本运算电路的功能； 2、了解集成运算放大器在实际应用时应考虑的一些问题；

3、理解在放大电路中引入负反馈的方法和负反馈对放大电路各项性能指标的影响； 4、了解集成运算放大电路的三种输入方式。

二、实验内容

1、实现两个信号的反相加法运算。 2、实现同相比例运算。

3、用减法器实现两信号的减法运算。 4、实现积分运算。（选做）

5、用积分电路将方波转换为三角波。

集成运算放大电路（简称集成运放）是一种高增益的直流放大器，它有二个输入端。根据输入电路的不同，有同相输入、反相输入和差动输入三种方式。在实际运用中都必须用外接负反馈网络构成闭环，用以实现各种模拟运算。

三、实验器材

集成运算放大器LM358、电阻电容等元器件、MY61数字万用表、示波器、。

四、操作方法和实验步骤

1、实现两个信号的反相加法运算 电路如下所示，通过该电路可实现信号uS1和uS2的反相加法运算，并且为了消除平均偏置电流及其漂移造成运算误差，须在同相端接入平衡电阻R’，其值应与反相端的外接等效电阻相等，即要求：

R’= Rl//R2//Rf。

实验时应注意：

1、为提高运算精度，首先应对输出直流电位进行测试，即保证零输入时为零输出。

2、被加输入信号可以为直流，也可以选用正弦，方波或三角波信号。但在选取信号的频率和幅度时，应考虑运放的频响和输出幅度的限制。

3、为防止出现自激振荡，应用示波器监视输出电压波形。

2、实现同相比例运算

其特点是输入电阻比较大，电阻R’的接入同样是为了消除平均偏置电流的影响，故要求R’=R1//Rf。实验注意事项同反相加法运算实验。 电压传输特性：

即输入输出成比例关系。但输出信号的大小受放大电路的最大输出幅度的限制，因此输入输出只在一定范围内是保持线性关系的。表征输入输出的关系曲线即Vo=f (Vs)称为电压传输特性，可用示波器加以观察。

3、减法器（差分放大电路） 下图所示电路为减法器电路，为了消除输入偏置电流以及输入共模成分的影响，要求R1=R2、Rf=R3。 实验注意事项同反相加法运算电路实验。

4、积分运算电路（选做）

积分电路如下图所示，在进行积分运算之前，将图中K1闭合，通过电阻R2的负反馈作用，进行运放零输出检查。在完成零输出检查后，须将K1打开，以免因R2的接入而造成积分误差。

K2的设置一方面为积分电容放电提供通路，将其闭合即可实现积分电容初始电压vC（0）=0。另一方面，可控制积分起始点，即在加入信号vS后，只要K2一打开，电容就将被恒流充电，电路也就开始进行积分运算。

5、用积分电路将方波转换为三角波

电路如下图所示。图中电阻R2的接入是为了抑制由IIO、VIO所造成的积分漂移，从而稳定运放的输出零点。

在 t <<τ2（τ2=R2C）的条件下，若vS为常数，则 vO与t 将近似成线性关系。因此，当vS为方波信号并满足Tp<<τ2时（Tp为方波半个周期时间），则 vO将转变为三角波，且方波的周期愈小，三角波的线性愈好，但三角波的幅度将随之减小。

五、实验数据记录和处理

1、实现两个信号的反相加法运算

对应波形图如下：

2、实现同相比例运算

对应波形图如下：

表征输入输出的关系曲线Vo = f (Vs)：

这是输入频率为1kHz，有效值0.6V的正弦波时的关

系曲线。此时输出波形没有失真，曲线为一条直线。

同样频率，将有效值改为1.2V时输出波形失真，关

系曲线变形。

经测试发现变形程度与频率有关。同样的有效值，频

率改成2kHz时关系曲线是这样的。

频率改成100Hz时关系曲线是这样的。

3、减法器（差分放大电路）

对应波形图如下：

4、积分运算电路（选做）

当Vs为0.2V直流时，K2闭合与断开时的稳定输出波形分别如下图所示：

在K2断开的瞬间输出波形变化如下图所示：

5、用积分电路将方波转换为三角波

对应波形图如下图所示：

特别地，将频率调成10Hz，峰峰值1V时，三角 波线性变得不那么明显。 六、实验结果与分析

1、所做实验输出电压测量值基本符合理论，但当输入电压很大时相应的误差也较大，推测是运算放大电路饱和的缘故；

2、同相比例运算输入输出关系曲线为李萨如图形；

3、用积分电路将方波转换为三角波时，频率越大三角波线性越明显，三角波峰峰值与矩形波峰峰值近似呈线性关系。

七、心得体会

通过本次实验，我熟悉了集成运放组成的比例、加法和积分等基本运算电路的原理和功能，了解集成运算放大器在实际应用时应考虑的一些问题，理解在放大电路中引入负反馈的方法和负反馈对放大电路各项性能指标的影响，了解了集成运算放大电路的三种输入方式，加深了对集成运放电路的理解，受益匪浅。并且通过示波器测量输出波形，进一步熟练了对示波器的使用。

2015.04.16

六、实验结果与分析

1、所做实验输出电压测量值基本符合理论，但当输入电压很大时相应的误差也较大，推测是运算放大电路饱和的缘故；

2、同相比例运算输入输出关系曲线为李萨如图形；

3、用积分电路将方波转换为三角波时，频率越大三角波线性越明显，三角波峰峰值与矩形波峰峰值近似呈线性关系。

七、心得体会

通过本次实验，我熟悉了集成运放组成的比例、加法和积分等基本运算电路的原理和功能，了解集成运算放大器在实际应用时应考虑的一些问题，理解在放大电路中引入负反馈的方法和负反馈对放大电路各项性能指标的影响，了解了集成运算放大电路的三种输入方式，加深了对集成运放电路的理解，受益匪浅。并且通过示波器测量输出波形，进一步熟练了对示波器的使用。

2015.04.16

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/3nd7.html