实验七 集成运放基本运算电路
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。
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 Aud=∞ 输入阻抗 ri=∞ 输出阻抗 ro=0 带宽 fBW=∞ 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UO与输入电压之间满足关系式
UO＝Aud（U+－U－）
由于Aud=∞，而UO为有限值，因此，U+－U－≈0。即U+≈U－，称为“虚短”。 （2）由于ri=∞，故流进运放两个输入端的电流可视为零，即IIB＝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.加法器是指输出信号为几个输入信号之和的放大器。用数学式子表示为：
y = x1+ x2+ ?? + xn
i1+ i2+ i3 +?? + in = if Vi1Vi2VV??i3????in= if
RRRR于是有V0 = ?RfR (Vi1 +Vi2 +Vi3 +??+Vin)
如果各电阻的阻值不同，则可作为比例加法器，则有
RfRf?Rf?V0???Vi1?Vi2????Vin?
R2Rn?R1?2、减法器是指输出信号为两个输入信号之差的放大器。用数学关系表示时，可写为：y = x1 - x2
下图为减法器的基本结构图。 由于 VA = VB
RfV?VAVA?V0 i2?i1??ifVB?Vi2R1RfR1?Rf （已知R3 = Rf）
R所以 V0?f?Vi1?Vi2?
R1
3、积分器是指输出信号为输入信号积分后的结果，用数学关系表示为： y??xdt
0t右图是最基本的积分器的结构图。这里反馈网络的一个部分用电容来代替电阻，则有： Ii?IC
??
上式表示了输出信号是输入信号积分的结果。
4、微分器。微分是积分的反运算，微分器是指输出信号为输入信号微分运
dx算的结果。用数学式子表示为： y?
dt下图示出微分器的基本原理图，利用“虚断”和和“虚短”的概念，可以建立以下关系式：
三、实验设计要求
要求根据实验原理设计反相加法运算电路、减法运算电路、积分运算电路，并设计数据记录表格。
1、整理实验数据，画出波形图（注意波形间的相位关系）。 2、将理论计算结果和实测数据相比较，分析产生误差的原因。 3、分析讨论实验中出现的现象和问题。
实验提示：实验前要看清运放组件各管脚的位置；切忌正、负电源极性接反和输出端短路，否则将会损坏集成块。
四、实验参考方案
1. 反相比例放大电路 2. 反相加法运算电路 1) 按下图连接实验电路。
2) 调节信号源的输出。用交流毫伏表或示波器测量输入电压Vi及A、B点
电压VA和VB，及输出电压VO，数据记入表5－2。
3. 减法运算电路
表5-1 Ui V0（理论值） V0（测量值） 0.3 V 3 3.0 0.1 V 0.10 0.07 1.00 1.53 0.30 0.20 2.82 3.75 0.5 V 0.49 0.33 1.60 1.65 1.34 0.90 5.00 5.40 8.48 9.2 4 3.8 0.4 V 11.32 12.0 0.2 V 0.20 0.13 2.00 2.37 0.58 0.38 5.65 7.17 1.0 V 0.99 0.66 3.33 3.36 2.80 2.00 9.98 9.00 0.30 0.21 3.00 3.25 5 5.0 0.3 V 0.80 0.56 8.48 10.24 1.5 V 1.48 0.99 5.00 4.56 7.00 2.90 13.20 14.00 0.5 V 14.14 15.1 毫伏表读数 示波器读数 毫伏表读数 示波器读数 毫伏表读数 示波器读数 表5-2 Ui UA UB V0（理论值） V0（测量值） 毫伏表读数 示波器读数 毫伏表读数 示波器读数 毫伏表读数 示波器读数 表5－3 Ui UA UB V0（理论值） V0（测量值） 毫伏表读数 示波器读数 毫伏表读数 示波器读数 毫伏表读数 示波器读数 六、思考题
为了不损坏集成块，实验中应注意什么问题？
答；实验前要看清运放组件各管脚的位置；切忌正、负电源极性接反和输出端短路，否则将会损坏集成块。
误差分析
1. 在测定时，我们只测量了一次，没有多次测量取平均值。可能会给实验带来一定
的误差。
2. 由于实验器材的限制，手动调节，存在较大误差， 3. 本次试验使用了示波器，实验仪器自身会产生误差； 4. 实验电路板使用次数较多，电阻值、电容值会有误差；