集成运算放大器的线性应用
一、实验目的
（1）加深对集成运算放大器的基本应用和性能参数的理解。
（2）了解集成运算放大器的特点，掌握集成运算放大器的正确使用方法和基本应用电路。
（3）掌握由集成运算放大器组成的比例、加法、减法、积分和微分等基本运算电路的功能。
（4）进一步熟悉仿真软件的使用。
二、实验原理
1.反相加法电路
电路如图。对于理想运算放大器，该电路的输出电压与输入电压之间的关系为
Rf?Rf?V0???V?V?Ri1Ri2??
2?1?平衡电阻R3： R3?R1//R2//Rf 当R1?R2?Rf时 Vo???Vi1?Vi2?
2.减法电路
减法电路实际上是反相放大电路和同相放大电路的组合，电路如图。对于理想运算放大器，该电路的输出电压与输入电压之间的关系为
?RfV0???1?R1?当R1?R2，R3?Rf时 Vo?Rf??R3????V???R?R?i2RVi1
3?1??2RfR1?Vi2?Vi1?
3.反相积分电路
电路如图。对于理想运算放大器，该电路的输出电压与输入电压之间的关系为
V0??1Vidt?VC?0? R1C?式中，VC?0?时是t=0时刻电容C两端的电压值，即初始值。
如果Vi是幅值为E的阶跃电压，并设VC?0?=0，则输出电压Vo和时间成正比，即
1tEV0??Edt??t
R1C?0R1C显然R1C的数值越大，达到给定的Vo值所需的时间就越长。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、实验内容及步骤
（一）仿真分析 1.反相加法电路
在Multisim 13电路窗口创建如图电路。输入端加入幅度为100mV、频率为1kHz的正弦信号vi1和幅度为50mV、频率为1kHz的正弦信号vi2。单击仿真开关，进行仿真分析，此时电路在示波器XSC1显示的输入、输出波形。 2.减法电路
在Multisim 13电路窗口创建如图电路。输入端加入幅度为100mV、频率为1kHz的正弦信号vi1和幅度为250mV、频率为1kHz的正弦信号vi2。单击仿真开关，进行仿真分析，此时电路在示波器XSC1显示的输入、输出波形。 3.反相积分电路
在Multisim 13电路窗口创建如图电路。输入端加入幅度为100mV、频率为1kHz的方波信号。单击仿真开关，进行仿真分析，此时电路在示波器XSC1显示的输入、输出波形。
（二）实验室操作 1.反相加法电路
按图连接好电路，取vi1，vi2为1kHz不同幅度的正弦波信号，用示波器测量对应的vo值，记入表中，并与理论值进行比较。 2.减法电路
按图连接好电路，取vi1，vi2为1kHz不同幅度的正弦波信号，用示波器测量对应的vo值，记入表中，并与理论值进行比较。 3.反相积分电路
（1）按图连接好电路，取vi为1kHz不同幅度的方波信号，用示波器测量对应的vo值，记入表中，并与理论值进行比较。
（2）改变积分时常数，使之增大或减小，观测输出信号幅度的变化及失真情况，进一步掌握积分时常数R1C对输出的影响。
四、实验设备
（1）双路直流稳压电源一台。 （2）函数信号发生器一台。 （3）示波器一台。
（4）毫伏级电压表一台。 （5）万用表一块。
（6）集成运算放大器（LM324）一片。 （7）电容两个。 （8）电阻九个。
五、实验数据及结果分析
1.反向加法电路
【实测效果】
反向加法电路（V0=-(2Vi1+3Vi2)）
Vi1p/mV Vi2p/mV Viop/mV Av 理论值 仿真值 100 50 -998.8 -6.7 -6.7 200 100 -1996 -6.7 -6.7 2.差动放大电路（减法电路）
Vi1p/mV Vi2p/mV Viop/mV Av 3反向积分电路
理论值 仿真值 100 250 1497 10 10 200 500 2998 10 10
Vip/mV R1 Vop/mV 100 10kΩ 10.467 100 20kΩ 10.551 400 10kΩ 10.565 400 20kΩ 10.566