长江大学：《模拟电子技术实验》课程教学课件（PPT讲稿）1.运放的线性应用实验

运放的线性应用实验实验目的A了解集成运算放大器的特性和基本运算电路的组成掌握运算电路的参数计算和性能测试方法。.21.3.熟悉模电实验中面包板与实验仪器的使用实验仪器设备与器件2.2.1.实验仪器设备直流稳压电源、万用表双踪示波器承数信号发生器模拟电路实验箱或实验面板本次实验采用的面包板如右图。在图中：上部为面包板元件面下部为面包板背面结构其上、下部分别有三段横联金属片，中间有两段纵联金属片。2025/11/15长江大学龙从玉

2025/11/15 长江大学 龙从玉 1 2.1、实验仪器设备： 直流稳压电源、双踪示波器、函数信号发生器、万用表 模拟电路实验箱或实验面板。 1.1、了解集成运算放大器的特性和基本运算电路的组成 ; 1.2、掌握运算电路的参数计算和性能测试方法。 1.3、熟悉模电实验中面包板与实验仪器的使用。 一、运放的线性应用实验 1、实验目的 2、实验仪器设备与器件 本次实验采用的面包 板如右图。在图中： 上部为面包板元件面， 下部为面包板背面结构， 其上、下部分别有三段 横联金属片，中间有两 段纵联金属片

2.2、实验元件：i30K*2运放UA741*2电阻10K*1020K*5100K*26.8K.4.7K.680K电容0.01uF*22.3.集成运算放大器（简称运放）介绍福U1UA741运放的符号：102）单运放UA741引脚排列：集成电路引脚排序：8从标记点左下角起UA741①正电源；①：负电源O23按逆时针顺序计数③：同相输入端；②：反相输入端；?：输出端①与③脚补偿调零端。3）4运放LM324引脚排列118141312109①正电源；(11)：负电源V.②：反相输入端；③：同相输入端；?：输出端LM324另3个运放的输出端分别为②、③、(4)。反相输入端分别为③、③、(13)。同相输入端分别为③、、(12)。3456222025/11/15长江大学龙从玉

2025/11/15 长江大学 龙从玉 2 2.2、实验元件：运放UA741*2、电阻10K*10、20K*5、30K*2、 100K*2 、6.8K、4.7K、680K、电容0.01uF*2。 1）运放的符号: 2.3、集成运算放大器（简称运放）介绍： 2）单运放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。 3）4运放LM324引脚排列: 8 7 6 5 UA741 1 2 3 4 ④:正电源; ⑾:负电源; ②:反相输入端; ③:同相输入端; ①:输出端。 另3个运放的输出端分别为⑦、⑧、⒁。 反相输入端分别为⑥、⑨、⒀。 同相输入端分别为⑤、⑩、⑿。 3 2 6 7 4 1 5 U1 UA741 集成电路引脚排序： 从标记点左下角起， 按逆时针顺序计数。 - + + - - + + - 14 13 12 11 10 9 8 1 2 3 4 5 6 7 V- LM324 V+ ）

3、基本运算电路原理3.1、反相比例运算：u=- (RF/R1)*ui(Rp=RFl/R1)3.2、反相加法运算：uo=-[(RF/R)*ui+（R=/R2)*ui2](Rp=R=l/R2/R)3.3、同相比例运算：uo=[1+（RF/R1)]*ui(R2=Rl/R1)3.4、同相加法运算：uo=[(RF/R)*Ui1+（RF/R2)*ui2](RFl/R=R1/R2//R3）3.5、减法运算：uo=（RF/R）*（ui2-Ui1）(R1=R2=R、Rp=RF)*3.6、积分电路：uo=-[1/(R,*C)] J。uidt当T与T/2相当，初值=0：uo=ui*t/(R*C)方波转换三角波*3.7、微分电路：uo=-Re*C*duildtuo =-Re*C*ui/t当fi<1/2TRsC时三角波转换方波*3.8、差放电路：Uo=-(R=/R1) *ui1+[1+(R=/R1)] *[R3/ (R2+R3)]ui2R3//R2=R=l/R13长江大学龙从玉2025/11/15

2025/11/15 长江大学 龙从玉 3 3.1、反相比例运算: uo=- (RF/R1)*ui (RP=RF//R1) 3.2、反相加法运算：uo= - [(RF/R1)*ui1＋(RF/R2)*ui2] (RP=RF//R2 //R1) 3.3、同相比例运算： uo=[1+(RF/R1)]*ui (R2=RF//R1) 3.4、同相加法运算：uo= [(RF/R1)*ui1＋(RF/R2)*ui2] (RF//R=R1//R2 //R3) 3.5、减法运算： uo= (RF/R)*(ui2-ui1) (R1=R2=R、RP=RF) *3.6、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。 *3.7、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。 *3.8、差放电路： u0=-( RF/R1) *ui1+ [1+(RF/R1)] *[R3 / (R2+R3)]ui2 R3//R2=RF//R1 3、基本运算电路原理

实验内容与实验步骤4RF=20K4.1、反相比例运算电路Q+15VuiR1=10Kuo=-(RF/R1)*uiRp=RFl/R1Uo8?-0?UA74181）按图-1电路接线，接通正、负直流信号源③+4电源，先将输入端接地，分别测量运O放②③③脚的静态电压，正常值为零-15VORpCH22）分别从直流电源输入电压ui：从信6.8K号源输入f=1KHz的正弦电压ui用示波器的CH1与CH2测量相应ui与图-1反相比例运算电路uo的电压大小及波形并记录在表-1中表-1反相比例运算电路测量表计算值输出测量值输入电压输入信号源uiuo波形相位图uo (M)Au=RF/R1Au=uo/ui1.0Ut直流电源uouiU(M)-2.01.0信号源uipp(M)0+f=1KHz4.042025/11/15长江大学龙从玉

2025/11/15 长江大学 龙从玉 4 表-1 反相比例运算电路测量表 输入信号源 输入电压 输出 测量值 计算值 ui/uo波形相位图 uo (V) Au=uo/ui Au=RF/R1 直流电源 U(V) 1.0 -2.0 信号源uipp(V) f=1KHz 1.0 4.0 +15V -15V ui uo 图-1 反相比例运算电路 1）按图-1 电路接线，接通正、负直流 电源，先将输入端接地，分别测量运 放②③⑥脚的静态电压，正常值为零。 2）分别从直流电源输入电压ui ；从信 号源输入f =1 KHz的正弦电压ui， 用示波器的CH1与CH2测量相应ui与 uo的电压大小及波形并记录在表-1中. 直 流 电 压 CH1 4.1、反相比例运算电路 uo=- (RF/R1)*ui RP=RF//R1 ②- ⑦ UA741 ⑥ ③+ ④ 0 u t ui uo R1=10K RF=20K RP 6.8K 信 号 源 4、实验内容与实验步骤

uo=-[(RF/R1)*ui1+(RF/R2)*ui2]4.2、反相加法运算反相加法运算电路按图-2接线，取R1=R2=10K、RF=30KRp=4.7K。按表-2设定输入值分别同时从直流电源、函数信号源加入两输入信号，用示波器测量相应的输入/输出电压及波形将数据记录在表-2中，并分析实验结果RF=30KR1=10K反相加法电路可在反向比例电路基础上Ui1O+12V添加另一输入支路组uUo成。R2=10K2-7电UA741?ui2③+4注意：Rp①平衡电阻取值为：-12V4.7K中Rp=Rel/R1//R2②示波器的输入耦合应Rp=RFl/R1//R2选择“DC"耦合。图-2反相加法运算电路52025/11/15长江大学龙从玉

2025/11/15 长江大学 龙从玉 5 反相加法运算电路按图-2接线，取R1=R2=10K、RF=30K、 RP=4.7K。按表-2设定输入值分别同时从直流电源、函数信号 源加入两输入信号，用示波器测量相应的输入/输出电压及波形， 将数据记录在表-2中，并分析实验结果。 uo=-[(RF/R1)*ui1＋(RF/R2)*ui2] +12V -12V uo ui2 ui RP=RF//R1//R2 R1=10K RF=30K RP 4.7K R2=10K ②- ⑦ UA741 ⑥ ③+ ④ 图图-1 -2 反相反相加法运算电路 比例运算电路 ui1 反相加法电路可在 反向比例电路基础上 添加另一输入支路组 成。 注意： ①平衡电阻取值为： RP=RF//R1//R2。 ②示波器的输入耦合应 选择“DC”耦合。 4.2、反相加法运算

4.3、减法运算电路u0=(RF/R1)*(ui2-Ui1)减法运算电路按图-3接线，取R1=R2=10K、RF=30KRp=30K。按表-3设定输入值分别同时从直流电源、函数信号源加入两输入信号，用示波器测量相应的输入/输出电压及波形将数据记录在表-3中，并实验结果RF=30Kui1R1=10K业+12V减法运算电路可在加uUo法运算电路基础上作2项R2=10K2-7C修改：UA741?③+41）将第2输入支路ui2由ui2反相输入改成同相输入Rp-12V即接②脚改接③脚30K电2）平衡电阻改为：Rp=RFRp=RF(R1=R2)图-3减法运算电路62025/11/15长江大学龙从玉

2025/11/15 长江大学 龙从玉 6 减法运算电路按图-3接线，取R1=R2=10K、RF=30K、 RP=30K。按表-3设定输入值分别同时从直流电源、函数信号 源加入两输入信号，用示波器测量相应的输入/输出电压及波形。 将数据记录在表-3中，并实验结果。 uo= (RF/R1)*(ui2-ui1) +12V -12V uo ui2 RP=RF R1=10K RF=30K RP 5.1K R2=10K ②- ⑦ UA741 ⑥ ③+ ④ 图-3 减法运算电路 ui1 减法运算电路可在加 法运算电路基础上作2项 修改： 1）将第2输入支路ui2由 反相输入改成同相输入， 即接②脚改接③脚。 2）平衡电阻改为： RP=RF (R1=R2) RP 30K 4.3、减法运算电路

表-2反相加法运算电路测量表输入信号输出电压（v）输出波形平均值计算值最大值最小值uin (v)Ui2 (v)2.0-1.02.0Vupp1.01KHz表-3减法运算电路测量表输入信号输出电压（v)输出波形测量值计算值uin (v)Uiz (v)2.01.0-1.02.0长江大学龙从玉72025/11/15

2025/11/15 长江大学 龙从玉 7 表-2 反相加法运算电路测量表 输入信号 输出电压(v) 输出波形 ui1 (v) ui2 (v) 最大值 最小值 平均值 计算值 2.0 -1.0 1.0 2.0Vupp 1KHz 表-3 减法运算电路测量表 输入信号 输出电压(v) 输出波形 ui1 (v) ui2 (v) 测量值 计算值 2.0 1.0 2.0 -1.0

*4.4.同相比例运算电路Q+15VR2=6.8Kuiuo=[1+(RF/R1)]*uiR2=RFI/R1uo③+OUA741?按图-4的同相比例运算电路接线，分别②-4从直流电源输入电压ui：从信号源输入fR1=1KHz的正弦电压ui，d-15V10K用示波器的CH1与CH2测量相应ui与uo的电压大小及波形，记录在表4中Rf=20K试断开R1，保持ui=2.0V图-4同相比例运算电路测量输出电压uo。表-4同相比例运算电路测量表计算值输出测量值输入信号源输入电压ui/uo波形相位图uo (M)Au=uoluiAu=RF/R1-1.0直流电源uouU(M)2.02.0(断开R1)0t1.0信号源uipp(M)f=-1KHz4.082025/11/15长江大学龙从玉

2025/11/15 长江大学 龙从玉 8 表- 4 同相比例运算电路测量表 输入信号源 输入电压 输出 测量值 计算值 ui/uo波形相位图 uo (V) Au=uo/ui Au=RF/R1 直流电源 U(V) -1.0 2.0 (断开R1) 2.0 信号源uipp(V) f=1KHz 1.0 4.0 +15V -15V ui uo 图- 4 同相比例运算电路 按图-4的同相比例运算电路接线，分别 从直流电源输入电压ui ；从信号源输入f =1KHz的正弦电压ui， 用示波器的CH1与CH2测量相应ui与uo 的电压大小及波形，记录在表-4中. *4.4、同相比例运算电路 uo=[1+(RF/R1)]*ui R2=RF//R1 ③+ ⑦ UA741 ⑥ ②- ④ 0 u t ui uo R2=6.8K RF=20K R1 10K 试断开R1，保持ui=2.0V，测量输出电压uo

*4.5、积分运算电路C-0.01uFRF=100K积分运算公式uo=-1/(R1*C)/.uidt+15V当T≥T/2，且初值=0时uiR1=10Kuo=-ui*t/(R1*C)Uo②-G输入ui（1KHz1Vpp）方波?立UA741?信号源?+4示波器采用DC耦合方式观测HO积分电路：在反向比例电路的输-15VRpCH2入与输出间（电阻RF）并联0.01uf的电9.1K容组成。观测积分电路输入信号ui与输出图-5积分运算电路信号o电压及波形相位ANALOGUEIANALYSIS表-5积分电路测量表2.00uiCR1uituouiluo0.00(M)(K)(uF)(ms)v波形-2.00100.51.00.01-4.00200.51.0-6.000.0010.0M20.0M30.0M观测积分电路输出波形*断开RF，92025/11/15长江大学龙从玉

2025/11/15 长江大学 龙从玉 9 *4.5、积分运算电路 积分运算公式： uo=- 1/(R1*C)∫0 t uidt 当τ ≥ T/2 ，且初值=0时 uo ≈ - ui*t/(R1*C) 输入 ui (1KHz, 1Vpp)方波, 示波器采用DC耦合方式观测。 积分电路：在反向比例电路的输 入与输出间(电阻RF)并联 0.01uf的电 容 组成。 观测积分电路输入信号 ui 与输出 信号uo 电压及波形相位。 表-5积分电路测量表 C (uF) R1 (K) t (ms) ui (v) uo (v) ui/uo 波形 0.01 10 0.5 1.0 20 0.5 1.0 C=0.01uF +15V -15V ui uo 图-1 反相比例运算电路 直 流 电 压 CH1 ②- ⑦ UA741 ⑥ ③+ ④ R1=10K RF=100K RP 9.1K 信 号 源 图- 5 积分运算电路 *断开RF，观测积分电路输出波形

5.实验操作及注意事项5.1、双电源接线如图-6。正/负电源不能接反！！！5.2、运放电路的各管脚不能错，实验中先测其静态电压（两输入端经电阻接地，车输入输出端电压均为0+15VSUINGSS3323可跟踪直流提定电源输出信号20包门可色品333924RE双电源串联按钮VOLTAGOLTA输入信号WATSLAVETRACHNO电位器R1-15VR接地实验报告要求6.图-6接线操作示意图记录实验数据与波形，上比较其与理论值误差，分析原因6.16.2记录实验过程中出现的问题及解决的办法102025/11/15长江大学龙从玉

2025/11/15 长江大学 龙从玉 10 6、实验报告要求: 6.1 记录实验数据与波形，比较其与理论值误差，分析原因。 6.2 记录实验过程中出现的问题及解决的办法。 +15V -15V 接地 双电源 串联按钮 图-6 接线操作示意图 电位器 5、实验操作及注意事项: 5.1、双电源接线如图- 6。正/负电源不能接反！！！ 5.2、运放电路的各管脚不能错，实验中先测其静态电压。 (两输入端经电阻接地，输入输出端电压均为0) R1 RF R2 RP