课程名称： 指导老师： 实验名称：集成运算放大器及应用(一)

实验报告

一、实验目的

1.了解集成运算放大器的基本使用方法和三种输入方式。

2.掌握集成运算放大器构成的比例、加法、减法、积分等运算电路。

二、主要仪器设备

1.MDZ-2型模拟电子技术实验箱 2.实验板及元器件 3.直流稳压电源 4.万用表

三、实验内容

在实验中，各实验电路的输入电压均为直流电压，并要求大小和极性可调。因此在实验箱中安放了电位器，并与由集成运算放大器构成的电压跟随其联结，如图12-7所示。当在电位器两端分别加+5V和-5V电源电压时，调节电位器就可在集成运算放大器构成的跟随器的输出端得到稳定而可调的正、负直流电压，此电压即作

为各实验电路的输入电压。 图12-7 1.同相输入比例运算

图12-1

按图12-1接线，输入端加直流电压信号Ui，适当改变Ui，分别测量相应的Uo值，记入表12-1中，并

2.加法运算

图12-2

按图12-2电路接线，适当调节输入直流信号Ui1和Ui2的大小和极性，册书Uo，计入表12-2。

表12-2

3.减法运算

图12-4

按图12-4电路完成减法运算，并将结果记入表12-4。

表12-4

4.积分运算

图12-5

按图12-5电路连接(注意：电路中的电容C是有极性的电解电容，当Ui为负值时，Uo为正值，电容C

的正极应接至输出端；如Ui为正值时，则接法相反)。将Ui预先调到-0.5V，开关S合上(可用导线短接)

时，电容短接，保证电容器五初始电压，Uo=0。当开关S断开时开始计时，每隔10秒钟读一次Uo，记入表12-5，直到Uo不继续明显增大为止。

表12-5(Ui=-0.5V)

四、实验总结

1.画出各实验电路图并整理相应的实验数据及结果。 实验电路图已在上文中画出，下面处理实验数据。 (1).同相输入比例运算

作Ui-Uo图如下：

(2).加法运算

作Ui1-Ui2-Uo图如下：

(3).减法运算

作Ui1-Ui2-Uo图如下：

(4).积分运算 作T-Uo图如下：

2.总结集成运放构成的各种运算电路的功能。

(1).同相输入比例运算

根据所作的Ui-Uo图，可以看出同相输入比例运算电路在线性区Uo和Ui呈良好的线性关系，Uo约为Ui的11倍，方向相同，因此该电路主要起到同向放大输入电压信号的功能。当图线处于

饱和区时，Uo处于稳定值，不再具有放大功能。

(2).加法运算

根据所作的Ui1-Ui2-Uo图，在线性区中，可以看出图线的斜率为负，可见Uo与Ui1是反向的；比较三条线可知，Uo与Ui2也呈反向关系。同时，结合其线性关系，可以看出Uo是由Ui1和Ui2按某

种比例相加后取负的结果。因此该电路起到了电压信号相加并取负的作用。而线性区两端为非线性区，Uo趋于定值，电路进入饱和状态，不再具有加法功能。 (3).减法运算

根据所作的Ui1-Ui2-Uo图，在线性区中，可以看出图线的斜率为负，可见Uo与Ui1是反向的；比较三条线可知，Uo与Ui2呈正向关系。同时，结合其线性关系，可以得出Uo是由Ui2与Ui2按某种比例取差后的结果。因此该电路起到了电压信号相减(αUi2-βUi1)的作用。而线性区两端为非线性区，Uo趋于定值，电路进入饱和状态，不再具有减法功能。

(4).积分运算

根据所作的T-Uo图，可见在170s之前，图线基本呈一条直线，可见Uo随时间匀速增长，积分运算正常。而在170s之后，Uo很快趋于定值，输出电压达到饱和，无法继续运算。 3.总结输入电压大小对运放电路工作状态(线性工作状态和非线性工作状态)的影响。

(1).同相输入比例运算

由实验数据得，Uo的范围为-14.67V~13.66V，当Ui在-1.3V~1.2V区域内电路工作在线性状态；在此范围之外则进入非线性工作状态，输出电压将达到饱和，即为-14.67V或13.66V。因此

只有输入电压在线性工作区内，才能实现按比例放大的功能。 (2).加法运算

同样，Uo的范围也为-14.67V~13.66V，而根据所作图线和数据之间的关系，可得Ui1和Ui2的系数分别约为-10.29和-10.71，即为Uo=-10.29Ui1-10.71Ui2。因此可得，当Ui1和Ui2满足-14.67V<-10.29Ui1-10.71Ui2<~13.66V时，电路工作在线性状态；而当其超出该范围时，则进入非线性区域，输出电压将达到饱和，即为-14.67V或13.66V。因此，只有输入电压满足上述关系时才能实现加法运算的功能。

(3).减法运算

和加法运算电路一样，Uo的范围也为-14.67V~13.66V，而根据所作图线和数据之间的关系，可得Ui1和Ui2的系数分别约为-10.42和9.26，即为Uo=-10.42Ui1+9.26Ui2。因此可得，当Ui1和Ui2满足-14.67V<-10.42Ui1+9.26Ui2<~13.66V时，电路工作在线性状态；而当其超出该范围时，则进入非线性区域，输出电压将达到饱和，即为-14.67V或13.66V。因此，只有输入电压满足上述关系时才能实现减法运算的功能。

(4).积分运算

根据图线所示，可得，Uo最大值为13.69V，线性区域为0≤T＜170s，在此范围内能够正常进行积分运算；当超出该区域时，输出电压将达到饱和，进入非线性状态，积分运算不再进行。实际应用时，应避免进入非线性状态。

五、心得体会

误差分析：将实验实际所得的公式与代入已知量的理论公式相比较：

(1).同相输入比例运算 理论公式：uo=11ui

实验所得：U0=11.25Ui

分析：两公式系数较为接近，其中实验测得的系数比理论值稍大，可见实际情况与理论较为

相符。由于所得图线线性关系较好，因此推测存在的细微区别可能是由于电路构造上的系统误差造成。

(2).加法运算

理论公式：uo=-10ui1-10ui2

实验所得：Uo=-10.29Ui1-10.71Ui2

分析：两公式中各系数都较为接近，可见实际情况与理论较为相符，其中Ui2系数的偏差比Ui1系数的偏差稍大，且都比理论值小。由于所得的图线线性关系良好，因此也可认为所存在的区别是由于电路内部的系统误差所致。

(3).减法运算

理论公式：uo=-10ui1+10ui2 实验所得：Uo=-10.42Ui1+9.26Ui2

分析：两公式有少许差距，但基本上较为接近，其中Ui2系数的偏差比Ui1系数的偏差稍大，

且都比理论值小。同样由于所得图线的线性关系良好，因此推测其为系统误差导致，这和整个电路的构造有关。

(4).积分运算

理论公式：uo=0.106t 实验所得：Uo=0.09T

分析：两公式有所差别，但大体一致。据图可见，曲线略呈“凸”形，但弯曲程度较小。因此如从T=0开始取点，所取点越小，趋势线的拟合程度越好，且系数越大，最大系数能达到0.995，这与理论值很接近。但以多数数据点作图，则得到的系数与理论值就会有所差距。推测这是由于电路内部构造所致，属于系统误差。因此在实际应用时，所求得的积分值不易太大，否则误差会增大。

心得体会：本次实验通过多种集成运算放大电路的运用，使我们了解了集成运算放大器的基本使用方法和三种输入方式，其中包括比例、加法、减法和积分等运算电路。这次实验虽然测定的数据量较多，但由于图表易于绘制，分析起来还是比较容易得出结论的。通过对各种集成运算放大电路的测定，得到了各种电路相应的特性和实际应用时应注意的事项，这不仅将理论与实验相结合，而且对于生产上的实际应用也将会有很大帮助。

 

第二篇：浙江大学电工电子学实验课件 实验2 单相交流电路