实验七集成运算放大器的基本应用
模拟运算电路
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
1集成运算放大器1具有高电压放大倍数的直接耦合多级放大电路；2可以灵活地实现各种特定的函数关系；3可组成比例、加法、减法、积分、微分、对数等模拟运算电路。
2理想运算放大器特性
1理想运放：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
ro0
带宽
fBW∞
失调与漂移均为零等。
3理想运放在线性应用时的两个重要特性1“虚短”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，
1
f称为“虚短”。
2“虚断”
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。
4基本运算电路
1反相比例运算电路
电路如图1（a）所示。对于理想运放，该电路的输出电压与输
入电压之间的关系为：
UO


RFR1
Ui
为了减小输入级偏置电流引起的运算误差，在同相输入端应接
入平衡电阻R2＝R1RF。
（a）反相比例运算电路
（b）反相加法运算电路
图1反相运算电路
2反相加法电路
电路如图1（b）所示，输出电压与输入电压之间的关系为：
UO


RR
F1
Ui1

RFR2
Ui2
R3＝R1R2RF
3同相比例运算电路
图2a是同相比例运算电路，输出电压与输入电压之间的关系
为：
UO
1
RFR1
Ui
R2＝R1RF
2
f当R1→∞时，UO＝Ui，即得到如图2b所示的电压跟随器。图中R2＝RF，用以减小漂移和起保护作用。一般RF取10KΩ，RF太小起不到保护作用，太大则影响跟随性。
a同相比例运算电路图2同相比例运算电路
4差动放大电路（减法器）
b电压跟随器
对于图3（a）所示的减法运算电路，当R1＝R2，R3＝RF时，有
如下关系式：
UO

RR
F1
Ui2
Ui1
（a）减法运算电路图
（b）积分运算电路
图3减法与积分运算电路
5积分运算电路
反相积分电路如图3（b）所示。在理想化条件下，输出电压uO
等于：
UO
t



1R1C
to
ui
dt

UC

o

式中，uCo是t＝0时刻电容C两端的电压值，即初始值。
如果uit是幅值为E的阶跃电压，并设uco＝0，则：
3
fU
O

t



1R1C
t
Edt
Et
o
R1C
即输出电压uOt随时间增长r