集成运算放大器的应用：加法与微分电路

"实验6 集成运算放大器的应用" 本实验主要关注集成运算放大器在实际应用中的几个核心概念，包括比例运算、求和运算以及微分运算。集成运算放大器是一种高增益、高输入阻抗的直接耦合放大器，它在电路设计中扮演着至关重要的角色，尤其在进行信号处理时。 1. 比例运算电路： 运算放大器可以被用来构建比例放大器。在实验中，通过设置相同的电阻R1和R3，可以确保输入电压的线性放大。当两个输入信号V3和V4相等且相位差120°时，输出电压u0是输入电压的AV倍（AV为放大倍数），相位相差120°。例如，当V3和V4均为10mV，频率为1KHz时，输出电压u0为99.9mV。 2. 加法运算电路： 通过适当配置电路，运算放大器可以实现多个输入信号的加法。在示例中，输入V3和V4的相加结果被放大并体现在输出u0上。由于它们的幅值相同但相位不同，向量相加后，输出的幅度和相位会受到运算放大器的影响。 3. 微分运算电路： 微分电路是积分电路的逆操作，通过交换积分电路中的电阻R和电容C，可以构造一个微分运算电路。理想情况下，输出电压u0是输入电压的导数。在实验中，使用方波作为输入，当输入电压发生跃变时，输出电压呈现上升斜率，形成尖脉冲。输出电压的尖峰高度与电容C1的大小有关，电容越大，输出脉冲越平缓。例如，当R1固定为10kΩ时，改变C1的值（0.5nF, 1nF, 2nF, 4nF），输出电压的最大值（Umax）和最小值（Umin）以及脉冲宽度（Up）都会相应改变。 在进行这些实验时，使用了Multisim10.0这一电子线路仿真工具软件，它允许学生模拟电路行为，理解运算放大器的各种运算功能，并进行参数测量。通过这样的实验，学生能够掌握运算放大器的基本工作原理和应用，包括电路的组成、测量方法以及理论计算与实际测量的对应关系。这不仅加深了对理论知识的理解，也为实际电路设计和调试打下了坚实的基础。