实
验
报
告
实验名称：实验八集成运算放大器的运用——运算器系别：班号：实验组别：实验者姓名：
学号：
实验日期：
实验报告完成日期：
指导教师意见：
目录
二、实验原理 (3)
三、实验仪器 (6)
四、实验内容及数据 (6)
1. 反相放大器 (6)
2. 同相放大器 (8)
3. 加法器 (10)
4. 减法器 (11)
5. 积分器 (13)
五、实验总结 (14)
一、实验目的
1. 熟悉集成运算放大器的性能和使用方法
2. 掌握集成运放构成基本的模拟信号运算电路
二、实验原理
集成运算放大器是一种高增益、高输入阻抗、低输出阻抗的直流放大器。
若外加反馈网络，便可实现各种不同的电路功能。
例如，施加线性负反馈网络，可以实现放大功能，以及加、减、微分、积分等模拟运算功能；施加非线性负反馈网络，可以实现乘、除、对数等模拟运算功能以及其他非线性变换功能。
本实验采用TL082型集成运算放大器，其管脚如图1所示。
注意：在使用过程中，正、负电源不能接反，输出端不能碰电源，接错将会烧坏集成运算放大器。
1、反相放大器：
在理想的条件下，反相放大器的闭环电压增益为：
1
R R
V V A F i O VF -==
由上式可知：闭环电压增益的大小完全取决于电阻的比值R F /R 1。
电阻值的误差，将是测量误差的主要来源。
当取R F = R 1，则放大器的输出电压等于输入电压的负值，即：
i i F
O V V R R V -=-
=1。
此时反相放大器起反向跟随器的作用。
2、同相放大器：
在理想条件下，铜线放大器的闭环电压增益为：
1
1R R V V A F i O VF +==
3、电压跟随器：
电路如图4所示，它是在同相放大器的基础上，当R1→∞时，Avf →1，同相放大器就转变为电压跟随器。
它是百分之百电压串联负反馈电路，具有输入阻抗高、输入阻抗低、电压增益接近1的特点。
图4中，由于反相端与输出端直接相连，当输入电压超过共模输入电压允许值时，则会发生严重的堵塞现象，为了避免发生这种现象，通常采用图5所示的电压跟随器改进电路。
并令R2=R1||Rf=9.1K Ω。
3、反相加法器：
在理想条件下，输出电压为：⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛
+-=2211i F i F O V R R
V R R V ，当R 1=R 2时，上式简化为：)(211
i i F
O V V R R V +-
=。
4、减法器：
在理想条件下，若R 1=R 2，R F =R 3时，输出电压为：)(121
i i F
O V V R R V -=
若R F =R 1,，则V O =V I2-V I1，故此电路又称模拟减法器。
5、积分器：
输入（待积分）信号加到反相输入端，在理想情况下，如果电容两端的初始电压为零，则输出电压为：⎰-=2
)(1)
(V 1T
O t i t O dt C
R V 当V i(t)是幅值为E i 的阶跃电压时，t E C
R V i t O 1)(1
-= 此时，输出电压V O(t)随时间线性下降。
当V i(t)时峰值振幅为V iP 的矩形波时，V O(t)的波形为三角波。
如图8(b)所示，根据上式，输出电压的峰峰值为：2
1T C R V V ip
P OP ⋅⋅-
=-
在实际实验电路中，通常在积分电容C的两端并接反馈电阻RF，其作用是引入直流负反馈，目的是减小运放输出直流漂移。
但是RF 的存在对积分器的线性关系有影响，因此，RF不宜取太小，一般取100KΩ为宜。
三、实验仪器
1. 示波器一台
2. 函数发生器一台
3. 数字万用表一台
4. 电子学实验箱一台
5. 交流毫伏表一台
四、实验内容及数据
1. 反相放大器：
（1）按图2搭接电路，先测量R F=101.60KΩ，R1=9.87KΩ，计算得A VF= -10.29
（2）输入直流信号电压V I1（实验箱），用数字电压表DCV档分
别测量V I 和V O 记入表1，并计算电压放大倍数A VF
（3）将输入信号改为频率1kHz 的正弦波，当V ip-p =1.5V 时，用双踪示波器同时定量观察V I 和V O ，在同一时间坐标上画出输入输出波形。
在测量过程中，输出端不应有削波失真或自激干扰现象，并计算A VF
表一 反相放大器测量表
放大倍数测量值与理论值之间的相对误差：
%
0.2%10029
.1010.29
-5.10-%
5.0%10029.10-29
.1034.10--=⨯==
=⨯+==理理测交流理理测直流Av Av Av E Av Av Av E
图9 实验中观察到的波形
2. 同相放大器：
（1）按图3搭接电路，测量R F=101.60KΩ，R1=9.87KΩ，计算A VF=11.29
（2）输入直流信号电压V I1（实验箱），用数字电压表DCV档分别测量V I和V O记入表中，并计算电压放大倍数A VF
（3）将输入信号改为频率1kHz的正弦波，当V ip-p=1.5V时，用
双踪示波器同时定量观察V I 和V O ，在同一时间坐标上划出输入输出波形。
输出端不应有削波失真或自激干扰现象，并计算A VF 放大倍数测量值与理论值之间的相对误差：
%
1.4%10029
.1111.29
-75.11-%
5.0%10029.1129
.11-34.11-=⨯==
=⨯==理理测交流理理测直流
Av Av Av E Av Av Av E
图11 实验中观察到的波形
直流（V ） 交流（V ）
波形
V i
V o
A v
V ip-p
V op-p
A V
同相放大
器
0.783 8.885 11.34 1.54 18.1 11.75 同相，
图11、
图12
3. 加法器：
（1）根据图6电路，求出R3=4.76KΩ。
并测量得R1=9.747 KΩ，R2=9.921 KΩ，R3=4.602 KΩ。
（2）搭接电路；V I1输入直流电压0.2V、V I2输出交流电压V i2p-p=400mV(f=1kHz)
（3）用数字表DCV、ACV分别测量V O，并用双踪示波器观察并定量画出波形V。
表三反相加法器测量表
V i1V i2p-p
Vo
波形DCV ACV
反相加法
器0.2 0.4 -2.004V 1.469V
反相，图
13、14
图13 反相加法器实验波形
4. 减法器：
（1）根据上面的图，R1=9.952KΩ，R2=9.953KΩ，R3=102.23KΩ（2）按图搭接电路；V I1输入直流电压0.2V、V I2输出交流电压V I2P-P=400mV（f=1kHz）
（3）用数字表DCV、ACV分别测量V O，并用双踪示波器观察并定量画出波形V。
表四减法器测量表
V i1V i2p-p
Vo
波形DCV ACV
减法器0.2 0.4 -1.981V 1.498V
同相，图
15、16
图15 减法器实验波形
5. 积分器：
（1）按图8搭接实验电路；
（2）从信号发生器输出方波信号作V i，频率f=1kHz，用双线示波器同时观察V i和V O的波形。
要求V ip-p=1V，占空比1/2。
在同一时间坐标上画出输入、输出波形，并定量记下V i、V O和周期T，并与理论计算V op-p进行比较。
图15 实验波形图
V ip-p =1.030V，V Op-p = 2.61V，T=999.0μs
V V T C R V V P
OP 64.22100.999101010747.92/030.12-6
9
31ip
-=⨯⨯⨯⨯⨯-=⋅⋅=---
%14.1%10064.264
.2-61.2%100-p -p =⨯=⨯=
理理测相对误差V V V E O V
五、实验总结
1、在测量过程中要注意观察输出端波形，不应有削波失真或自己干扰现象。
2、计算时注意测量所得的值为峰峰值还是有效值。
3、接运算放大器时要注意不要使其管脚短路。
4、本实验中的误差来源：运算放大器不是理想运放，实验中所用到的万用表、示波器的系统误差，桌面的振动等因素对示波器的干扰等。