长江大学：《电路与模拟电子技术实验》课程教学课件（PPT讲稿）6.基本运算电路

基本运算电路876SUA7411、实验目的O231.1、熟悉用运算放大器构成基本运算电路的方法；1.2、掌握用运算放大器构成波形变换电路的方法2.运放的符号及典型集成运放UA7412.2、UA741引脚排列①：正电源：④：负电源2.1、运放常用符号③：同相输入端；②：反相输入端；家③：输出端：①与③脚补偿调零端3、基本运算电路原理3.1、反相比例器：uo=-(RF/R1）*ui（负号说明uo与ui反相）3.2.反相比例加法器：uO=-[(RF/R1)*ui1+（(RF/R2)*Ui2]3.3、反相比例减法器：uo=-(RF/R1)*(ui1-Ui2)（当R1=R2时）！3.4、积分电路：uo=- [1/(R1*C)] J.tuidtuo=-ui*tl(R1*C）当T与TI2相当，方波转换三角波初值=0：*3.5、微分电路：uo=-Re*C*duildtuo=-Re*C*ui/t当fi<1/2TRsC时：三角波转换方波2025/11/15长江大学龙从玉

2025/11/15 长江大学 龙从玉 1 3.1、反相比例器: uo=-(RF/R1)*ui (负号说明 uo与ui 反相) 3.2、反相比例加法器：uo=- [(RF/R1)*ui1＋(RF/R2)*ui2] 3.3、反相比例减法器：uo=-(RF/R1)*(ui1-ui2) (当R1=R2时) ! 3.4、积分电路： uo=- [1/(R1*C)] ∫0 tuidt 当τ与T/2 相当，初值=0 : uo ≈- ui*t/(R1*C) 方波转换三角波。 *3.5、微分电路： uo=- RF*C*dui/dt 当fi<1/2 π RSC时: uo ≈- RF*C*ui/t 三角波转换方波。 8 7 6 5 UA741 1 2 3 4 1.1、熟悉用运算放大器构成基本运算电路的方法 ; 1.2、掌握用运算放大器构成波形变换电路的方法。 2、运放的符号及典型集成运放UA741 2.1、运放常用符号 2.2、 UA741引脚排列 ⑦:正电源; ④:负电源; ②:反相输入端; ③:同相输入端; ⑥:输出端; ①与⑤脚补偿调零端 基本运算电路 1、实验目的 3、基本运算电路原理

C=0.01uF基本运算电路实验内容RF=100K4.1、反相比例电路与积分电路按图-1电路接线，接通正、负电福+12V源，先将输入端接地，测量运放②③uiR1=10Kuo③脚的静态电压，正常值为零②76UA741@)2）反相比例电路：uo=-（RF/R1）*ui③+4从信号源输入f=1KHz的正弦信号ui信号CH1-12V测量ui与相应uo的电压与波形RpCH20源9.1K3）积分电路：在比例电路的输入/输出间并联0.01uF的电容。信号源输出uiF改为1V的方波，测量uiF与相应图-1反相比例电路与积分电路记录在表-1中uOF。表-1反相比例运算电路与积分电路的测量计算uopp/v测量uopp/vuipp反相比例电路积分电路(mv)ui/uo波形uiF/uoF波形Au=RF/R1Au=uoluiuouoOul,uie100uoUuOF200t3002长江大学龙从玉2025/11/15

2025/11/15 长江大学 龙从玉 2 表-1 反相比例运算电路与积分电路的测量 uipp (mv) 计算uopp/v 测量uopp /v 反相比例电路 ui/uo波形 积分电路 Au=RF/R1 uo uo Au=uo/ui uiF/uoF波形 100 200 300 +12V -12V ui uo 图-1 反相比例电路与积分电路 6 1）按图-1 电路接线，接通正、负电 源，先将输入端接地，测量运放②③ ⑥脚的静态电压，正常值为零。 2）反相比例电路：uo=- (RF/R1)*ui 从信号源输入f =1 KHz的正弦信号ui， 测量ui与相应uo的电压与波形。 3）积分电路：在比例电路的输入/输 出间并联 0.01uF的电容。信号源输 出uiF改为1V的方波，测量uiF与相应 uoF。记录在表-1中。 4.1、反相比例电路与积分电路 ②- ⑦ UA741 ⑥ ③+ ④ uo R1=10K RF=100K RP 9.1K 4、基本运算电路实验内容 C=0.01uF ui u 0 t u 0 t uiF uoF

4.2、反相加法运算与反相减法运算反相减法运算按图-3接线。从信号反相加法按图-2接线，斤发生器。分别输入1KHz的不同电压uipp的正弦波，用示波器观察uipp与uopp的相位关系并测出uopp记录于表-3中。如采用万用表测量输出电压，应将输入电压转换成有效值表-3反相加法运算与反相减法运算实验表输入反相加法输出Uopp(v)反相减法输出uopp(v)计算值测量值计算值测量值Uipp(mv)AuAuAu=Au=uoUouououin=400ui2=200uit=300ui2=1503长江大学龙从玉2025/11/15

2025/11/15 长江大学 龙从玉 3 表-3 反相加法运算与反相减法运算实验表 输入 反相加法输出uopp(v) 反相减法输出uopp(v) uipp(mv) 计算值 测量值 计算值 测量值 Au= uo uo Au Au= uo uo Au ui1=400 ui2=200 ui1=300 ui2=150 反相加法按图-2接线，反相减法运算按图- 3接线。从信号 发生器。分别输入 1KHz的不同电压uipp 的正弦波，用示波 器观察 uipp与uopp 的相位关系并测出 uopp记录于表- 3 中。 如采用万用表测量输出电压，应将输入电压转换成有效值！ 4.2、 反相加法运算与反相减法运算

1反相比例加法运算·u0=-[(RF/R1)*Ui1+(R=/R2)*Ui2]2)反相比例减法器uo=-(Re/R1)*(ui1-ui2)RE=100Kui1R1=10KuioO+12V500R2=10Kuo2?AN741学ui2③+4Rp-12V5.1K500ORp=RFl/R1//R2RpRp=RF图-2反相比例加法电路100K图-3反相比例减法电路2025/11/15长江大学龙从玉4

2025/11/15 长江大学 龙从玉 4 +12V -12V uo ui 500 500 ui2 ui1 图-2 反相比例加法电路 RP=RF//R1//R2 1）反相比例加法运算： ②- ⑦ AN741 ⑥ ③+ ④ uo=-[(RF/R1)*ui1+(RF/R2)*ui2] R1=10K RF=100K RP 5.1K R2=10K 2）反相比例减法器 uo=- (RF/R1)* (ui1- ui2) RP 100K 图- 3 反相比例减法电路 RP=RF

5、注意事项5.1、接线时，运放的7脚接正电源，4脚接负电源电源的极性不能接反！！！5.2、测量时，信号源输出与示波器的探头一定要正确接地。6、实验报告要求6.1、整理实验数据与波形，并与理论值比较，分析产生误差的原因*6.2、对反相积分电路进行定量的误差分析。52025/11/15长江大学龙从玉

2025/11/15 长江大学 龙从玉 5 6、实验报告要求 6.1、整理实验数据与波形，并与理论值比较，分析 产生误差的原因。 *6.2、对反相积分电路进行定量的误差分析。 5.1、接线时，运放的7脚接正电源，4脚接负电源， 电源的极性不能接反！！！ 5.2、测量时，信号源输出与示波器的探头一定要正 确接地。 5、注意事项

-15v++15v+加法器输入信号ui2来源：在ui1上通过2个500欧串联电阻分压获取。FRp则取5.1K减法器输入信号ui2来源同上，但从同相输入！Rp取100K接地。a.SUKLOOKO.0luFX成0.01uF0.01uF10K0.033uF北运I示波器在比例电路的输入输100K10KA出端间上接电容，构uil10K成积分电路10K运放1输入1V的方波信号测量uir与uoF。信号源ui+15UDO2410KUi230K-150-15V3300P500100K10K5.1K图-4运放实验操作示意图接地6长江大学龙从玉2025/11/15

2025/11/15 长江大学 龙从玉 6 接地 信号源 图- 4 运放实验操作示意图 加法器输入信号ui2来源：在ui1上通过2个500 欧串联电阻分压获取。RP则取5.1K。 减法器输入信号ui2来源同上，但从同相输入！RP 取100K接地。 示波器 ui uo ui1 ui2 -15v+ +15v + 在比例电路的输入输 出端间上接电容，构 成积分电路。 输入1V的方波信号， 测量uiF与uoF

微分电路*4.3.微分运算电路RF微分公式：uo=-RFCdu/dt100k当fo<1/(6.28RsC)uo=-Re*C*duildt-15V微分时间常数RFC:A抑制高频增益电阻：RSC1FREQ=1000微分电路如右图：PW=0541TD=00.01uU1uo微分时间常数：t=RF*CTF=500u2RSTR=500u6Rs限制高频增益，fi<1/2TRsC100RUA741V1=-53uo=-Re*C*ui/tV2=5guiuiA输入三角波信号ui（f=1kHzuipp=5V)。用示波器测量微分电三角波1khzupp10v+15V路输入信号ui与输出信号uo的电压及波形相位。将实验测量的波ANALOGUEANALYSIS20.0EU形与电压及其计算值记录表-3中UO10.0表-3微分电路实验表0.00CRFtuiUo(v)(uF)(k)(us)(v)计算值测量值-10.00.01100-20.00.005.00M72025/11/15长江大学龙从玉

2025/11/15 长江大学 龙从玉 7 *4.3、微分运算电路 表- 3 微分电路实验表 C (uF) RF (k) t (us) ui (v) uo(v) 计算值 测量值 0.01 100 微分电路如右图: 微分时间常数:t = RF *C。 Rs限制高频增益，fi<1/2π RSC uo= - RF*C*ui/t 输入三角波信号ui (f = 1kHz， uipp=5V)。用示波器测量微分电 路输入信号ui与输出信号u0的电 压及波形相位。将实验测量的波 形与电压及其计算值记录表-3中. uo=-RF*C*dui/dt RS 100R 3 2 6 7 4 1 5 U1 UA741 C1 0.01u +15V -15V RF 100k 微分电路 uo 微分公式： uo=-RFCdu/dt 当fo<1/(6.28RsC） 微分时间常数RFC: 抑制高频增益电阻：RS 三角波1khz upp10V ui FREQ=1000 PW=0 TD=0 TF=500u TR=500u V1=-5 V2=5 ui