模电加法器仿真实验报告

1、学习加法器的设计方法。

2、掌握加法器的调试方法。

3、熟练焊接技术。

二、实验仪器
信号源，示波器，直流稳压源，交流毫伏表，万用表，电路板。

三、试验器件
编号名称型号数量
R1、R2、R3、R4、R7 电阻10K 5
R5、R6、Rf1、Rf2 电阻20K 4
T1、T2 集成运放HA17741 2
四、实验原理
集成运算放大器是提高电压增益的直流放大器。

在它的输入端和输出端之间加上不同的反馈网络，就可以实现各种不同的电路功能。

可实现放大功能及加、减、微分、积分等模拟信号运算功能。

本实验着重以输入和输出之间施加线性负反馈网络后所具有的功能运算的研究。

理性运放在线性运用时具有以下重要特性：
1、理想运放的同向和反向输入端电流近似为零，即I+≈0，I-≈0。

2、理想运放在线性放大区时，两端输入电压近似相等，即：U+≈U-。

加法器
根据信号输入端的不同有同相加法器和反向加法器两种形式。

原理如图所示：
图1 同相加法器图2 反相加法器
图2的反向加法器，运放的输入端一端接地，另一端由于理想运放的“虚地”特性，使得加在此输入端的多路输入电压可以彼此独立地通过自身输入回路电阻
转换为电流，精确地进行代数相加运算，实现加法功能。

同相加法器的输出电压为
Uo=（1+Rf/R1）Rp(Ui1/R2+Ui2/R3)
式中，Rp=R2//R3。

因此Rp与每个回路电阻均有关，要求满足一定的比例关系，调节不便。

反相加法器的输出电压为
Uo=-【（Rf/R1）Ui1+（Rf/R1）Ui2)】,
当R1=R2=Rf时，Uo=-(Ui1+Ui2)。

五、实验电路图
Uo1=-Rf1(Ui1/R1+Ui2/R2)
Uo =(-Rf2/R4)Uo1
= (Rf2 Rf1/R4 R1)Ui1+(Rf2 Rf1/R4 R2)Ui2
六、实验内容及步骤
1、实验内容
用两个HA17741运算放大器，10K,20K,100K电阻设计一个加法器。

工作电压为+12V、-12V。

设计出的加法器电路如上图所示。

运算关系式为：
Uo1=-Rf1(Ui1/R1+Ui2/R2)
Uo =(-Rf2/R4)Uo1=(Rf2 Rf1/R4 R1)Ui1+(Rf2 Rf1/R4 R2)Ui2
将参数R1=R2=R3=R4=R7=10K,R5=R6=Rf1=Rf2=20K带入得：
Uo=2（Ui1+Ui2）
分别输入交流和交流信号、交流和直流信号、直流和直流信号，验证输出和输入是否满足Uo=2（Ui1+Ui2）
2、实验步骤：
（1）根据要求设计电路。

（2）用Multsim对设计的电路图进行仿真，检验电路是否可行。

（3）根据设计的可行电路图焊接电路。

（4）连接好电路后，调试电路，直至有波形。

（5）测量不同输入下的输入、输出电压，验证是否满足关系式。

（6）若满足则测量输入、输出电压（交流+交流、直流+直流、交流+直流各10组）。

七、数据记录及处理
Ui1和Ui2均为交流信号：
交流+交流电路仿真
交流+交流数据记录
Ui1(mV)
交流
10 15 20 25 30 35 40 45 50 55
Ui2(mV)
交流
4.15 5 1 2 3 4 5 6 7 8
Uo(mV)
交流
28.38 40.84 42.75 54.70 66.62 78.62 90.04 102.18 115.2 126.88
理论值
Uo’(mV)
28.3 40 42 54 66 78 90 102 114 126
绝对误差
|Uo-Uo’|
0.08 0.84 0.75 0.7 0.62 0.62 0.04 0.18 1.2 0.88
相对误差|Uo-Uo’| /Uo’0.03
%
2.1
%
1.2
%
1.29
%
0.9
%
0.26
%
0.44
%
0.02
%
1.0
%
0.69
%
Ui1和Ui2均为直流信号：
直流+直流电路仿真
直流+直流数据记录
Ui1(V)
直流0.22 0.25 0.29 0.5 1 1.5 2 2.2 2.66 2.8
Ui2(V)
直流0.22 0.25 0.29 0.5 1 1.5 2 2.2 1.08 2.8 Uo(V)
直流0.89 1.02 1.20 2.03 4.10 6.19 8.19 9.0 7.56 10.12 理论值
Uo”(V) 0.88 1 1.16 2 4 6 8 8.8 7.48 11.2
绝对误差
|Uo-Uo”| 0.01 0.02 0.04 0.03 0.1 0.19 0.19 0.2 0.08 0.08
相对误差
1.1% 2% 3.4% 1.5%
2.5%
3.2% 2.4% 2.3% 1.1% 0.7% |Uo-Uo”|
/Uo”
Ui1和Ui2分别为直流和交流信号：
交流+直流电路仿真
交流+直流数据记录
Ui1(mV)
交流10 15 20 25 30 35 40 45 50 55
Ui2(mV)
直流25 50 75 100 125 150 175 200 225 250 Uo(mV)
交直流
69.71 129.71 189.70 249.69 309.69 369.69 429.68 489.67 549.67 609.66
理论值
Uo”(mV) 70 130 190 250 310 370 430 490 550 610 绝对误差
|Uo-Uo”|
0.29 0.29 0.3 0.31 0.31 0.31 0.32 0.33 0.33 0.34
相对误差|Uo-Uo”| /Uo”0.4
%
0.22
%
0.16
%
0.12
%
0.1
%
0.08
%
0.07
%
0.07
%
0.06
%
0.06
%
八、误差分析
1、我们在对运算电路分析时，均认为集成运放为理想运放。

而实际上，但利用运放构成运算电路时，由于开环差模增益Aod、差模输入电阻rid和共模抑制比KCMR为有限值，且输入失调电压UIO、失调电流IIO以及它们的温漂d(UIO)/d(T)、d(IIO)/d(T)均不为零，必然造成误差。

对于反向比例运算电路，开环差模增益Aod和差模输入电阻rid愈大，相对误差的数值愈小；对于同相比例运算电路，开环差模增益Aod和共模抑制比KCMR愈大，相对误差的数值愈小；在集成运放同相输入端和反向输出端外接电阻相同情况下，失调温漂愈小，输出电压愈大（不失真情况），相对误差的数值愈小。

2、元件和仪器本身存在一定的误差。

3、读数可能存在误差。

九、实验总结
本次实验历时较长，共花费将近一周的时间。

共分为几大部分：
1 、设计电路并仿真，因为电路要求比较简单，所以设计很快，但要进行仿真时遇到了很多困难，首先就是Multsim软件不会安装，后来在老师的帮助下成功的安装上了软件。

然后向同学请教软件操作方法，但是由于不熟悉软件，在调试时花费了不少时间，最后终于成功的把电路仿真出来了。

以后还要加强熟练软件。

2、焊接电路，有了上次焊接的基础后，焊接感觉起来还是比较容易，存在的问题还是布局问题，没有认真去思考，结果把运放焊接短路了，最后用刀将电板上的金属条割断，解决了此问题。

3、调试电路、测量数据。

第一次焊接好电路拿去试，实验过程中感觉板子发热，结果发现，运放短路。

解决后，连接好电路板，出现了波形，准备开始测量。

又发现，电路连接方面存在问题，不会接滑动变阻器，经过同学的帮助，连接好了电路，开始测量，得出数据。

通过本次试验，我继续巩固了焊接技术，而且学会了自己设计东西，能够简单的学以致用，按自己的意愿设计电路，而不是一如既往的解题，最后看见设计出来的东西能达到预期的要求还是很有成就感。

再有就是学会使用了Multsim软件，可以不去实验室就能检验所做的东西，但是现在还是应用不熟练，以后还需要熟练。

以上就是我本次实验的实验总结。