上海大学-运算放大器电路仿真
上海大学年电子技术课程设计模拟部分
电子技术课程设计报告——高保真音频功率放大器上海大学机自学院自动化系电气工程及其自动化姓名:XXX学号:指导老师:徐昱琳2015年6月26日目录目录目录........................................................... 1任务及要求.................................................. 2方案特点.................................................... 3组成部分及其工作原理........................................3.1输入级.................................................3.2中间放大级.............................................3.3输出级.................................................3.4反馈回路............................................... 4单元电路设计与调试..........................................4.1电源电压...............................................4.2输出级（功率级）的计算.................................4.3推动级（中间级）的计算.................................4.4输入级计算.............................................4.5负反馈设计.............................................4.6电路指标的验算......................................... 5逻辑图...................................................... 6仿真结果及分析..............................................6.1静态调试...............................................6.2动态调试输出功率Po....................................6.3灵敏度测试.............................................6.4电源消耗功率...........................................6.5输入电阻...............................................6.6频率响应............................................... 7实习小结....................................................1任务及要求1.用中、小型规模集成电路设计所要求的电路；2.在 EDA 软件上完成硬件系统功能的仿真；3.写出设计、调试、总结报告。
运算放大器的设计与仿真
集成运算放大器放大电路仿真设计1集成运算放大器放大电路概述集成电路是一种将“管”和“路”紧密结合的器件，它以半导体单晶硅为芯片，采用专门的制造工艺，把晶体管、场效应管、二极管、电阻和电容等元件及它们之间的连线所组成的完整电路制作在一起，使之具有特定的功能。
集成放大电路最初多用于各种模拟信号的运算（如比例、求和、求差、积分、微分……）上，故被称为运算放大电路，简称集成运放。
集成运放广泛用于模拟信号的处理和产生电路之中，因其高性价能地价位，在大多数情况下，已经取代了分立元件放大电路。
2 电路原理分析 2.1 电路如图1所示1此电路为反向比例运算电路，这是电压并联负反馈电路。
输入电压V1通过电阻R1作用于集成运放的反相输入端，故输出电压V0与V1反相。
图2 仿真结果图其中1//2R RF R =2.2电路如图3所示3此电路为反相求和运算电路，其电路的多个输入信号均作用于集成运放的反相输入端，根据“虚短”和“虚断”的原则，0==p N u u ，节点N 的电流方程为F i i i =+31 所以)1231(0R Ui R Ui RF U +-= 图4 仿真结果图其中RF R R R //3//12= 2.3电路如图5所示5此电路为电压跟随器电路，此电路输出电压的全部反馈到反相输入端，电路引入电压串联负反馈，且反馈系数为1，由于N P u u u ==0，故输出电压与输入电压的关系为I O u u =图6 仿真结果图2.4 电路如图7所示7从对比例运算电路和求和运算电路的分析可知，输出电压与同相输入端信号电压极性相同，与反相输入端信号电压极性相反，因而如果多个信号同时作用于两个输入端时，就可以实现加减运算。
21O O O U U U +=，111i O U R RF U -=，223i O U R RFU =图8 仿真结果图2.5 电路如图9所示9此电路为积分运算电路，利用积分运算电路可以实现方波—三角波的波形变换和正弦—余弦的移相功能。
上海大学-运算放大器电路仿真
上海大学-运算放大器电路仿真————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：模拟电子技术课程实践项目运算放大器的仿真分析与传输特性测绘二极管、稳压管的仿真模型与正反向特性测试姓名：何其孟学号：院系：机自学院自动化系运算放大器的仿真分析与传输特性测绘[元件原理]in R →∞根据理想运放的特点，0R 0→和A →∞，可以得到以下两条规则：（1）“虚断”：由于理想运放in R →∞，则0,0,a b i i ≈≈故输入端口的电流约为零，可近似视为断路，称为“虚断”。
（2）“虚短”：由于理想运放A →∞，0u 为有限量，则0u 0b b u u A -=≈，即两输入端间电压约等于零，可近似视为断路，称为“虚短”。
[仿真分析] 1、 不同运算放大器的增益分析反向比例器：电压并联负反馈。
因为有负反馈，利用虚短和虚断，u + =0，u －=u +=0（虚地），由f o1i R u R u -=得：电压放大倍数为：1f i o R R u u A -==同相比例器：电压串联负反馈。
因为有负反馈，利用虚短和虚断，u -= u += u i ，i 1=i f （虚断），由可得：电压放大倍数为：1f i o 1R R u u A +==电压跟随器：因为有负反馈，利用虚短和虚断：u i =u += u -= u o 故有：电压放大倍数A u =1。
f o i 1i 0R u u R u -=-加法运算电路0==-+u u ，i 1 + i 2= i f ，f o 2i21i1R u R u R u -=+，)(i22f i11f o u R R u R R u +-= 若R 1 =R 2 =R , )(i2i1f o u u RR u +-=积分电路：Ru i i =∴虚地 t i C u u d 1C C O ⎰-=-= t u RCd 1i ⎰-=微分电路：u -= u += 0 ，dt du C i i C =，C i i =，R i u -=O ，dtdu RC u i o -= 2、运算放大器传输特性测绘利用U （有效值）=30V 的正弦波作为激励源测绘经过放大器的波形，可以发现波形最低和最高峰分别为-20V 和+20V ，当激励源电压回到0V 附近时输出波形有一小段斜线下落，可以得出此运算放大器的传输特性为：其中Uo=20V 。
运算放大器的测量和仿真
运算放大器的测量和仿真1.概述仿真是运放设计的一项重要内容，运放的仿真与运放的应用环境是不可分割的，在仿真之前一定要首先确定运放的实际负载，包括电阻、电容负载，还应包括电流源负载，只有负载确定之后，仿真出的结果才是有意义的：不同的应用场合对运放的性能指标要求也不一样，并不需要在任何时候都要将运放的所有指标都进行仿真，所以，在仿真之前要明确应该要仿真运放的哪几项指标，哪几项指标是可以不仿真的。
在仿真时，要对不同的指标分别建立仿真电路，这样有利于电路的检查；DC、AC分析是获得电路某一性能指标信息的一种手段，它需要一些相关的条件来支持，当我们忽略了某一条件或根本没有弄清还有哪些条件时，DC、AC分析的结果就可能与实际情况不一致，导致错误的发生。
瞬态仿真则是反映出电路工作的现象，只有瞬态仿真通过，才能说明电路具备了相应的能力。
如：我们在仿真运放的频率特性时，所设计的仿真电路是建立在输入源的输出电阻为零（或很小，几百ohm以下）的基础之上，此时仿真出的运放稳定性很好，但如果实际电路前级的输出电阻不为零（此时应考虑运放输入级的寄生电容），这时，在做实际电路的瞬态仿真时，会发现输出有较大的过冲，瞬态仿真必不可少！而且，每一个AC、DC分析结果都可以用瞬态仿真加以验证。
以下仿真电路，只画出了电阻、电容负载，没有给出电流源负载，在进行电路的仿真时，要根据实际情况，酌情考虑电流源负载的影响（实际上电路动态工作时，一定有输出电流）。
一般情况下，电阻、电容负载是相对于共模电压的（不是GND），不会引入静态电流，但在某些场合，如输出驱动电路，其电阻负载是对地的，此时会引入静态电流，这些东西在实际仿真时都是要考虑的。
运算放大器的测量和仿真类别包括：开环增益、开环频率响应（包括相位裕度）、输入失调电压、共模增益、电源抑制比、共模输入输出范围、开环输出电阻和瞬态响应（包括摆率）。
AC相当于小信号仿真，步骤是先进行直流工作点仿真再进行小信号仿真，对于直流电源相当于短路DC可以仿真工作点，范围等相当于现实物理模型的仿真，接近真实情况表1 MOS运算放大器技术指标总表2.概述总体电路：Symbol：3.双端输入、单端输出运放性能参数仿真规范3.1 直流参数仿真3.11 失调电压（voltage offset ）的仿真差分放大器性能一个重要的方面就是所能检测到的最小直流和交流差模电压。
5、运算放大器仿真设计(一)
将原理图实例化，绘制如上电路图，在输入端加 上2.5V的直流电压，查看输出端out的电压
仿真后，在Analog Design Environment界 面选择Tools->Results Browser，通过结果 浏览器来看仿真的输出结果
双击dc0p-dc,右击out，选择Table，可以看出，当 同相端和反向端接入2.5V电压时，输出电压为 3.44v，说明运放可以正常工作
其版图设计从平面布局到各器件的几何图形的设计都要十 分的“讲究”，需要考虑的问题往往比数字集成电路多得 多。
如果在电路级上而不是在逻辑级上来考虑和优化一个数字 集成电路的性能，这将与模拟集成电路有许多共同点，对 高速数字集成电路的设计尤其如此。
性能指标要求
低频小信号放大倍数、单位增益带宽、相 位裕度、输出摆幅、共模抑制比、电源电 压抑制比、功耗等
瞬态分析
对电路中各节点电压和支路电流等变量进行 时域分析，对时间变量的响应，以得到电路 的失真度、延迟、转换速率和建立时间
参数扫描分析
用于仿真电路中某个元件的参数在一定取值 范围内变化时，对电路直流工作点、瞬态特 性、交流频率特性的影响
CMOS两级运放的电路结构(见课本P167页)
运放性能指标
Check and Save一下，可能有两个警告，可 以先忽略(不要删除错误符号)，接下来采用 spectre对电路进行仿真
• 仿真的时候选择dc，并保存直流工作点信 息
仿真结果没有波形信号，只能查看各点电压、 电流
可以按如下操作修改一下显示参数，在原理 图上显示id，vds，vgs和MOS管的四个端点电 压
运算放大器仿真设计(一)
模拟集成电路 设计流程图
运放仿真方法整理
运放仿真方法整理运算放大器的仿真包括直流工作点仿真(OP)、直流扫描仿真(DC)、交流小信号仿真(AC)、瞬态仿真(TRAN)等等。
DC仿真又包括共模输入和输出范围、输入失调电压仿真；AC仿真包括开环增益、带宽、相位裕度、共模抑制比、电源抑制比等等；TRAN仿真包括大、小信号摆率、过冲、建立时间等等。
1直流扫描仿真1.1输入失调电压(V OS)仿真图1-1所示为运放输入失调电压的实际测量方法。
将运放接成单位负反馈的形式，并在正输入端加一个合适的直流电平V CM。
只要运放开环增益足够大则输出端电压即为输入直流电平加上输入失调电压。
由此可很方便地测量得到V OS。
实际CMOS运放的V OS约为mV量级，由非无限大开环增益引入的正、负输入端的压差为V CM/(1+A)，因此对于增益大于10000(80dB)的运放该误差对V OS测量造成的影响可以忽略。
图1-1运放输入失调电压测量结构必须注意的是，仿真得到的V OS仅由偏置失配造成，属于系统失调。
实际运放的输入失调电压的主要影响因素为元器件失配，而仿真器中会假设所有器件完全相同，因此仿真得到的失调电压并不能准确表征实际情况。
1.2共模输入范围(ICMR)和输出摆幅(SW)仿真将运放接成如图1-2(a)所示的单位负反馈的形式，将正输入端的电压从0至V DD进行直流扫描，观察输出端的电压变化曲线，即可观察该单位缓冲器的线性范围。
在运放的线性工作区域内，直流扫描曲线的斜率为45°，即输出能够良好跟随输入；在线性范围之外，则曲线发生弯曲，如图1-2(b)所示。
(a)仿真电路结构(b)输出随输入变化曲线图1-2输入共模范围仿真用该结构仿真得到的线性范围同时受到输入共模范围和输出摆幅的限制，因此无法用该结构精确测得ICMR。
对于一般的运放，输出摆幅范围通常大于输入共模范围，故该方法能够大致预估输入共模范围。
图1-3(a)所示的反相电压放大器增益为-10。
上海大学模拟电子技术实验报告
上海大学模拟电子技术实验报告模拟电子技术基础报告上海大学模拟电子技术课外项目运算放大器学号: XXXXXXX姓名: XX教师: 徐昱琳日期: 2014.12.3运算放大器【摘要】：运算放大器（简称“运放”）是具有很高放大倍数的电路单元。
在实际电路中，通常结合反馈网络共同组成某种功能模块。
由于早期应用于模拟计算机中，用以实现数学运算，故得名“运算放大器”。
作为电子电路中的基本电路单元，我们应当有所了解，于是通过查阅相关书籍、资料，上网查阅等方式，初步了解了运算放大器。
知道了运放是一个从功能的角度命名的电路单元，可以由分立的器件实现，也可以实现在半导体芯片当中。
随着半导体技术的发展，大部分的运放是以单芯片的形式存在。
运放的种类繁多，广泛应用于电子行业当中。
【关键词】：运算放大器，理想运算放大器【正文】：运算放大器特点：(1)理想运算放大器的模型运算放大器的符号，如下图所示：理想运算放大器的参数为：(1)差模信号的开环电压增益为无穷大，即Av=∞；(2)差动输入电阻为无穷大，即Rid=∞；(3)输出电阻为零，即Rout=0；(4)开环频带宽度为无穷大，即BW =∞；(5)当输入同相端(“+”)与反相端(“－”)的电压相等时，输出电压Vout =0（针对双电源供电）。
上述条件下，运算放大器的两输入端之间为零端口化，即所谓“虚短虚断”状态，它的电压和电流同时为零，其特性可表示为V1=V2，I1=I2。
(2)非理想运算放大器的模型实际的运算放大器只能十分接近上述的理想放大器，或者说在理想运算放大器中增加一系列的模型参数，使其更接近实际情况。
下图是非理想运算放大器的一种模型：Rid、Cid 表示差动输入电阻、差动输入电容；Rout表示输出电阻；Ricm 、Cicm表示共模输入电阻、共模输入电容；Vos表示输入失调电压；Ios表示输入失调电流，它是在运放用两个相同的电流源驱动时，使输出电压为0的电流值，所以Ios可定义为两个输入偏置电流IB1和IB2之差；CMRR 是共模抑制比；V1/CMRR表示受控电压源；运放的等效噪声电压和等效噪声电流，它们以均方电压和均方电流表示，并认为它们是相互独立的。
运算放大器的设计与仿真
运算放大器的设计与仿真设计要求：1.增益稳定性：运算放大器的增益应该能够在所需的频率范围内保持稳定。
2.输入阻抗：运算放大器应具备较高的输入阻抗，以减少对输入信号的干扰。
3.输出阻抗：运算放大器应具备较低的输出阻抗，以减小对外界负载的影响。
4.带宽：运算放大器应具备较宽的带宽，以满足对高频信号的放大需求。
5.稳定性：运算放大器应具备较高的稳定性，以避免产生自激振荡或输入偏移。
电路结构：差分输入级：差分输入级是运算放大器的核心部分，用于接受差分输入信号。
它由两个差分对组成，每个差分对由两个晶体管连接而成。
差分输入级的输入阻抗较高，能够减小对输入信号的干扰，提高共模抑制比。
共模放大级：共模放大级用于放大输入信号的共模部分。
它由一对电流镜电路和一个差分放大电路组成。
共模放大级的放大倍数影响运算放大器的共模抑制比和输入选择性。
输出级：输出级用于提供对外的放大信号。
它由输入级的晶体管、电源和输出级负载组成。
输出级应具备较低的输出阻抗，以便与外界负载匹配。
参数选择：参数选择是运算放大器设计的重要环节。
下面是几个常见参数的选择方法：增益：增益可以根据具体应用需求来设定。
一般来说，增益越高，对输入信号的放大效果越好，但也容易引入噪声和干扰。
带宽：带宽取决于应用的特定频率范围。
选择较高的带宽可以满足对高频信号的放大需求，但也可能引入频率抖动和畸变。
输入阻抗：输入阻抗应根据信号源的特性来选择。
如果信号源的输出阻抗较高，则需要选择较低的输入阻抗以保证信号传输。
输出阻抗：输出阻抗应根据负载的特性来选择。
如果负载的输入阻抗较高，则需要选择较低的输出阻抗以提供足够的电流输出。
稳定性：稳定性可以通过选择合适的电容和电阻来提高。
一般来说，通过增加补偿电容和添加反馈电阻可以提高运算放大器的稳定性。
仿真：对于运算放大器的设计，可以使用电子设计自动化软件进行仿真验证。
主要包括以下步骤：1.输入基本电路参数，如晶体管的参数、电源电压等。
运算放大器电路辅助分析ewb 电路仿真
四，运算放大器电路辅助分析1． 仿真实验目的（1） 了解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。
2．实验原理与说明in R →∞根据理想运放的特点，0R 0→，A →∞，可以得到以下两条规则。
（1）“虚断”：由于理想运放in R →∞，则0,0,a b i i ≈≈故输入端口的电流约为零，可近似视为断路，称为“虚断”。
（2）“虚短”：由于理想运放A →∞，0u 为有限量，则0u 0b b u u A -=≈，即两输入端间电压约等于零，可近似视为断路，称为“虚短”。
如图所示加法器电路的原理图图一如上图所示1230123a a a a f u u u u u u u u R R R R ----++=根据“虚短”概念，0a u =，上式变换为1230123f u u u u R R R R -++=即1230123f u u u u R R R R ⎛⎫=-++ ⎪⎝⎭3．仿真实验内容与步骤按图一在仿真软件中连接电路，如图二所示W图二进行理论分析022251310006000101010u V ⎛⎫=----= ⎪⎝⎭结果如图三所示图三仿真结果与理论结果相符合。
4．实验注意事项（1）每次要通过按下操作界面右上角的“启动/停止开关”接通电源，或者暂停来观测电表读数。
（2）要注意元件的正负极以及电表的量程。
5．仿真实验报告总结完成了运算放大器电路辅助分析的设计报告后，对所设计的电路在仿真过程中所遇到的问题做出总结。
例如：电表读数有时候为什么是负值？为什么一定要接地？。
运算放大器仿真试验
运算放大器电路仿真试验报告1、 电路课程设计目的（1） 熟悉运算放大器电路的分析方法，加深对其的理解。
（2） 学会使用ewb 软件对运算放大器进行仿真模拟。
2、 仿真电路设计原理：运算放大器简称运放，是一种体积很小的集成电路器件。
其对外一般有8~11个引出端，其中两个输入端一个输出端，其作用是把输入电压放大一定倍数后在输送出去。
运放的电路模型如下图所示：工程上常把实际运算放大器看做理想运放，即∞≈=∞≈A R R in ,0,0，于是我们可以得到：（1）输入端口电流约为零，可近似视为短路，称为“虚断”。
（2）两输入端口间电压约等于零，可近似视为短路，称为“虚短”。
计算下图所示的电路中的输出电压0U 与输入电压i U 之比，其中：Ω=Ω=Ω=Ω=Ω=5,4,3,2,954321R R R R R如图设节点1节点2可列式：0312191)312191(021=---++U U U U n i n ——（1） 051)5141(02=-+U U n ——（2） 又由虚短可知V U n 01= 则可解得：002444.094U U U n == 2.0510319291000-=-=⇒=---i i U U U U U 3、 电路设计内容与步骤：如下图设计仿真电路，i U 的值自行预设，利用仿真软件中的电表测量出2n U 与0U 的值，将其与理论计算值进行比较。
为验证方便，在进行电路仿真实验时，将i U 设为10V ，实验得出数据如上图中所示：20.8889n U V =-，02U V =-200.88890.444452n U U -==-，020.210i U U -==- 与理论所得结果相同或相近，考虑到适当的误差范围可认为对于运放的分析方法是正确的。
4、 结果与误差分析由运放电路仿真实验可验证对于运放电路的分析方法及理想运算放大器的“虚断”、“虚短”性质是成立的本次试验的实际数据与理论数据之间存在一些误差，这些误差主要是由模拟电路的U的值显示为-0.8889V，实际上是对电表在显示数据时对于有效数据的取舍造成的，2n0.8888 的近似值。
上海大学信号系统与模拟电子线路考试大纲
考试科目：830信号系统与电子线路适用专业：电路与系统、通信与信息系统、信号与信息处理、生物医学工程1、 复习要求：要求考生熟悉确定信号的特性和线性时不变系统的基本理论，信号通过线性系统的基本分析方法及某些典型信号通过某些典型系统引出的一些重要概念，并应用基本知识解决综合问题。
要求考生熟悉常用半导体器件的特性、参数、等效电路，掌握放大、反馈、频率特性、功率放大及集成运放应用等电路的组成、工作原理、性能特性、基本分析方法和工程计算方法二、主要复习内容：1、信号与系统的基本概念信号的描述、分类及表示；信号的运算与分解；阶跃信号与冲激信号的表示与特性；系统的基本概念与分类；线性时不变系统的特性与分析方法；重点：信号的运算及阶跃信号与冲激信号的特性，理解掌握和运用系统分析方法。
2、连续时间系统的时域分析微分方程的建立与求解，起始点的跳变---从0-到0+状态的转换，零输入响应与零状态响应，冲激响应与阶跃响应，卷积的定义、计算及性质，用算子符号表示微分方程。
重点：理解卷积及性质，掌握求零输入响应和零状态响应，用卷积积分计算零状态响应。
3、傅里叶级数与傅里叶变换周期信号的傅立叶级数分析，典型周期信号的傅立叶级数，傅立叶变换，典型非周期信号的傅立叶变换，冲激函数和阶跃函数的傅立叶变换，傅立叶变换的基本性质，卷积特性（卷积定理），周期信号的傅立叶变换，抽样信号的傅立叶变换，抽样定理。
重点：用傅立叶级数及傅立叶变换对信号进行频谱分析、典型信号的频谱特点，抽样定理。
4、傅立叶变换应用利用系统函数H（jω）求响应，无失真传输，理想低通滤波器，系统的物理可实现性、佩利—维纳准则，利用希尔伯特变换研究系统函数的约束特性，调制与解调。
重点：滤波和调制。
5、连续时间系统的复频域分析拉普拉斯变换的定义、收敛域，拉普拉斯变换的基本性质，拉普拉斯逆变换，用拉普拉斯变换法分析电路S域元件模型，系统函数（网络函数）H（S），由系统函数零、极点分布决定时频域特性，二阶谐振系统的s平面分析，全通函数与最小相移函数的零、极点分布，线性系统的稳定性，系统模拟和信号流图，双边拉普拉斯变换，拉普拉斯变换与傅里叶变换的关系。
运算放大器的电路仿真设计
（3）理想运放的特点：根据理想运放的特点 可以得到两条原则：
（a）“虚断”：由于理想运放 的电流约为零，可近似视为断路，称为“虚断”。
（b）“虚短”：由于理想运放 A ，
, ，故输入端口
近似视为短路，称为“虚短”。 已知下图，求输出电压 。
，即两输入端间电压约为零，可
理论分析：
由题意可得：（列节点方程）
运算放大器的电路仿真设计
一、电路课程设计目的
○1 深入理解运算放大器电路模型，了解典型运算放大器的功能，并仿真实 现它的功能；
○2 掌握理想运算放大器的特点及分析方法（主要运用节点电压法分析）； ○3 熟悉掌握 Multisim 软件。
二、实验原理说明
（1） 运算放大器是一种体积很小的集成电路元件，它包括输 入端和输出端。它的类型包括：反向比例放大器、加法器、积分器、 微分器、电压跟随器、电源变换器等。 （2）
11 (1 2)U A 2 U0 8
11
1
( 4
2 )U B
2U0
0
UA UB
解得：
三、 电路设计内容与步骤
如上图所示设计仿真电路。
仿真电路图：
R2 2Ω
U3
+
R1 1Ω
V1 8mV
OPAMP_3T_VIRTUAL
R3
2Ω
R4 4Ω
U1
0.011 V
+
-
DC 10MOhm
V 0.016
-
U2 DC 10MOhm
五、电路课程设计总结
通过本次试验，我验证了理想运算放大器在线性工作区内“虚短虚断”的 性质，学会了用模拟软件对含理想运算放大器电路的分析，加深了对含理想运 算放大器电路的理解。
实验五 运算放大器的仿真方法
Vin-端对Vout直流短路，对地小信号短路。
Vin取幅度为1V且偏置于 vcom上的交流电压源。对 电路进行AC分析。CMRR 的值为: CMRR=Vdb(Vout1)Vdb(Vout2) CMRR的相角为 ∠∮=Vp(Vout1)-Vp(Vout2)
定义：PSRR可用下式表示：PSRR=20log[Av /(dVout/dVcc)] 当双电源供电时，电路的参考点电位一般是零电位点（GND），此时应分别 给出正、负电源Vcc和Vss的PSRR；而对单电源供电情况，电路的参考点电 位一般是GND，此时只要给出电源电压的PSRR即可。 正电源电压用PSRR+，负电源电压用PSRR－表示。
计算机学院 甘波
1、了解运放的各项指标。 2、掌握运放各项指标的仿真方法。
◦ Vcc=Vdd=3.3V
◦ 提示：进行仿真之前， 对该基本运放进行直 流扫描，确定工作点 是必要。
定义：实际运放中，当输入信号为零时，由于输入级的差分对不匹配 及电路本身的偏差，使得输出不为零，而为一 较小值 ，该值为输出 失调电压，折算到输入级即为输入失调电压（VOS）。仿真电路如下：
转换速率（slew rate）、建立时间（setup time）的仿真 转换速率：运放输出电压对时间的变化率，在测试转换速率时，应取 最大变化率。 建立时间：表示大信号工作时运放性能的一个重要参数，是指运放接 成电压缓冲器结构。输入阶跃大信号（Vin），输出电压从开始响应 到稳定值为止的时间。稳定值的误差范围一般为0.1%Vin，建立时间 与运放的转换速率有关，又表示了其阻尼特性（与相位裕度有关）。 将运放连接为缓冲器结构，采用瞬态(TRAN)分析，分别给出输入为 小信号（<20mV）和大信号（>500mv）的瞬态响应曲线。并分别 说明其建立时间。
运算放大器的应用电路仿真
运算放大器的应用电路仿真1.反相比例运算电路仿真验证反相比例放大电路仿真电路如图a所示。
图a由参数设置知：R1=10KΩ，R F=100KΩ得输出电压u o为：iii1o1010100uuuRRu F-=-=-=上式表明，输出电压和输入电压是比例运算关系，或者说反相放大的关系。
在实际设计过程中，必须注意以下问题。
（1）输出电压u o的幅度必须小于运算放大器的最大容许电压，以避免产生非线性失真。
（2）R2的数值选择要满足R2=R1//R F，以保持运放输入级差动电路的对称性，减小运放输入失调的影响。
在图a所示的仿真电路中，当开关J1、J2分别闭合，即当u i=0.2V和u i=-0.2V 时，对电路进行仿真，输出万用表显示的电压值分别为-1.978V和2.02V，如图b 所示。
图b由仿真结果可以看出，由于运算放大器的非理想性，使得仿真结果和理论分析结果之间有一定的差别，但相差不大，可以认为仿真结果与理论计算结果一致。
当开关J3闭合时，按下仿真开关，观察示波器的输入、输出波形，如图c所示。
图c2.具有限幅作用的电压比较器当u i<u R时，比较器输出端的电压为-U om，稳压管正向导通，忽略其正向导通压降，u o≈0；当u i>u R时，比较器输出端的电压为U om，稳压管反向击穿，u o≈U Z。
图e为带双向限幅的过零比较器的仿真电路。
图e仿真输入、输出信号的波形如图f所示，此时输出正的最大值为稳压管D2的稳定电压+5.755V，负的最大值为稳压管D1的稳定电压-5.755V。
图f。
课题四 含运算放大器的仿真电路分析
课题四含运算放大器的仿真电路分析一．仿真目的1.掌握运算放大器工作在线性区时的电路仿真模型。
2.理解并掌握运算放大器的外部特性。
3.能够根据运算放大器的基本原理解决简单的电路问题。
二．仿真电路原理分析根据理想运算放大器的特点Rin →∞，R。
→0，A →∞，可以得到两条规则。
虚断：由于理想运算放大器R in→∞，则Ia ≈0，I b≈0，则输入端的电流为零，可近似为断路，称为虚断。
虚短：由于理想运算放大器A →∞，u。
为有限量，则u b-u a≈0，则输入端间电压约等于零，可近似为短路，称为虚短。
例：如图所示电路中含有一理想运算放大器。
已知R1=1KΩ，R2=2 KΩ，R3=50KΩ，R4=100 KΩ，R5=2 KΩ，R L=100 Ω，u i=3V。
求输出电压u。
解：根据理想运算放大器的特性，由虚断，有 I- =I+ =0由虚短，有u b=0。
由基尔霍夫电流电流定律，a节点处（51312111R R R R +++）u na -31R u nb -51R u 。
=11R u i b 节点处 -31R u na -41R u 。
+ i- = 0 化简可得2.02u na -0.5u 。
= 32u na +u 。
=0从而可以解得U 。
=-1.987V 。
三． 仿真电路测试及分析根据电路图在仿真模拟软件中连接好电路，运行该程序，可得到以下结果。
可以看到，在仿真电路中得到的结果和在计算值是相同的。
所以，含有运算放大器的电路中，要灵活运用“虚断”和“虚短”这两个规律，从而解决好含有运算放大器的相关问题。
四．仿真电路注意事项1.运用虚断和虚短的条件必须要满足Rin →∞，R。
→0，A →∞，而不是任何时候都能运用这一结论。
2.分析含理想放大器的电阻电路，一般采用节点法，或根据KCL列写方程。
与理想运算放大器输出端直接相连的节点，一般不列KCL方程。
五．仿真电路实验心得在本次运算放大器的仿真实验中，我认识到了运算放大器运用的严格条件。
运算放大器的测量和仿真
运算放大器的测量和仿真1.概述仿真是运放设计的一项重要内容，运放的仿真与运放的应用环境是不可分割的，在仿真之前一定要首先确定运放的实际负载，包括电阻、电容负载，还应包括电流源负载，只有负载确定之后，仿真出的结果才是有意义的：不同的应用场合对运放的性能指标要求也不一样，并不需要在任何时候都要将运放的所有指标都进行仿真，所以，在仿真之前要明确应该要仿真运放的哪几项指标，哪几项指标是可以不仿真的。
在仿真时，要对不同的指标分别建立仿真电路，这样有利于电路的检查；DC、AC分析是获得电路某一性能指标信息的一种手段，它需要一些相关的条件来支持，当我们忽略了某一条件或根本没有弄清还有哪些条件时，DC、AC分析的结果就可能与实际情况不一致，导致错误的发生。
瞬态仿真则是反映出电路工作的现象，只有瞬态仿真通过，才能说明电路具备了相应的能力。
如：我们在仿真运放的频率特性时，所设计的仿真电路是建立在输入源的输出电阻为零（或很小，几百ohm以下）的基础之上，此时仿真出的运放稳定性很好，但如果实际电路前级的输出电阻不为零（此时应考虑运放输入级的寄生电容），这时，在做实际电路的瞬态仿真时，会发现输出有较大的过冲，瞬态仿真必不可少！而且，每一个AC、DC分析结果都可以用瞬态仿真加以验证。
以下仿真电路，只画出了电阻、电容负载，没有给出电流源负载，在进行电路的仿真时，要根据实际情况，酌情考虑电流源负载的影响（实际上电路动态工作时，一定有输出电流）。
一般情况下，电阻、电容负载是相对于共模电压的（不是GND），不会引入静态电流，但在某些场合，如输出驱动电路，其电阻负载是对地的，此时会引入静态电流，这些东西在实际仿真时都是要考虑的。
运算放大器的测量和仿真类别包括：开环增益、开环频率响应（包括相位裕度）、输入失调电压、共模增益、电源抑制比、共模输入输出范围、开环输出电阻和瞬态响应（包括摆率）。
AC相当于小信号仿真，步骤是先进行直流工作点仿真再进行小信号仿真，对于直流电源相当于短路DC可以仿真工作点，范围等相当于现实物理模型的仿真，接近真实情况表1 MOS运算放大器技术指标总表2.概述总体电路：Symbol：3.双端输入、单端输出运放性能参数仿真规范3.1 直流参数仿真3.11 失调电压（voltage offset ）的仿真差分放大器性能一个重要的方面就是所能检测到的最小直流和交流差模电压。
运算放大器的电路仿真设计
由题意可得:(列节点方程)
(1
1 2)U A
1 2U0
8
(1 4
1 2
)U
B
1 2
U0
0
UA UB
解得:
三、 电路设计内容与步骤
如上图所示设计仿真电路。
仿真电路图:
R2 2Ω
U3
+
R1 1Ω
V1 8mV
OPAMP_3T_VIRTUAL
R3
2Ω
R4 4Ω
U1
0.011 V
+
-
DC 10MOhm
V 0.016
运算放大器的电路仿真设计
运算放大器的电路仿真设计
一、电路课程设计目的
○1 深入理解运算放大器电路模型,了解典型运算放大器的功能,并仿真实现它的 功能; ○2 掌握理想运算放大器的特点及分析方法(主要运用节点电压法分析); ○3 熟悉掌握 Multisim 软件。
二、实验原理说明
（1） 运算放大器就是一种体积很小的集成电路元件,它包括输入端与输 出端。它的类型包括:反向比例放大器、加法器、积分器、微分器、 电压跟随器、电源变换器等。
-
U2 DC 10MOhm
运算放大器的电路仿真设计
根据电压表的读数,
,
与理论结果相同。
但在试验中,要注意把电压调成毫伏级别,否则结果误差会很大,
致结果没有任何意义。如图所示,电压单位为伏时的仿真结
R2
2Ω U3
+
R1 1Ω
V1 8V
OPAMP_3T_VIRTUAL
R3
2Ω
R4 4Ω
U1
4.305 V
(3)理想运放的特点:根据理想运放的特点 两条原则:
运算放大器的仿真实验
CHDNG QII4G THREE GORGES UNIVERSITY报告告rut册指导教师___________ 邱刚____________________课程名称______ 模拟电子技术基础_____________实验名称集成运算放大器的设计__________实验类型_______________ 设计________________学院名称电子与信息工程专业电子与信息工程年级班级2011级电信3班学生明贵学号201107014314成绩_____________________2012年11月29日实验四集成运算放大器的设计运算放大器应用电路的设计与制作一.实验目的1. 掌握运算放大器和滤波电路的基本工作原理；2. 掌握运用运算放大器实现滤波电路的原理方法；3. 会用MultisimIO对电路进行仿真分析；二.实验容1. 讲解运算放大器和滤波电路的基本工作原理；2. 讲解用运算放大器实现滤波电路的原理方法；3. 用MultisimIO对二阶有源低通滤波电路进行仿真分析；三.实验仪器MultisimIO软件；电阻若干，导线若干，线路板一块，ua741运放两个，万用表，实验箱。
四.实验原理集成运算放大器是高增益的直流放大器。
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、对数、乘、除等模拟运算及其他非线性变换功能；将正、负两种反馈网络相结合，还可具有产生各种模拟信号的功能。
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运算功能进行研究。
理想运放在线性运用时具有以下重要特性：(1)理想运放的同相和反相输入端电流近似为零，即、遼述仁能堂(2)理想运放在作线性放大时，两输入端电压近似相等，即:1. 反相放大器信号由反相端输入，电路如图3-1所示。
在理想条件下，放大器的闭环增益叽=—w。
增益要求确定之后，与1的比值即确定，在选择其值时需注意：’与、不要过大，否则会引起较大的失调温漂；但也不要过小，否则无法满足输入阻抗的要求。
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上海大学-运算放大器电路仿真
反向比例器：电压并联负反馈。
因为有负反馈，利用虚短和虚断，u + =0，u －=u +=0（虚地），由f
o 1i
R u R u -=得：
电压放大倍数为：
1
f
i o R R u u A -
==
同相比例器：电压串联负反馈。
因为有负反馈，利用虚短和虚断，u -= u += u i ，i 1=i f （虚断）， 由 可得：
电压放大倍数为：
1
f i o 1R R u u A +
==
f
o
i
1i
0R u
u R u -=
-
电压跟随器：
因为有负反馈，利用虚短和虚断：u i=u+= u-= u o 故有：
电压放大倍数A u=1。
加法运算电路
==-+u u ，i 1 + i 2= i f ，f
o
2i21
i1R u R u R
u
-=+
，)(
i22
f i11f o
u R R
u R R u
+-=
若R 1 =R 2 =R , )(i2i1f
o
u u R
R u +-
=
积分电路：R
u i i =
∴虚地
t i C u u d 1
C C O ⎰
-
=-=
t u RC d 1
i ⎰
-
=
微分电路：u -= u += 0 ，dt
du C
i
i C
=，C
i
i =，R i u -=O
，
dt
du RC
u i o -=
2、运算放大器传输特性测绘
利用U（有效值）=30V的正弦波作为激励源测绘经过放大器的波形，可以发现波形最低和最高峰分别为-20V和+20V，当激励源电压回到0V 附近时输出波形有一小段斜线下落，可以得出此运算放大器的传输特性为：
End.。