模电课程设计加减法电路
运放加减电路
运放加减电路（模电实验与设计之二）学院:计算机与电子信息学院专业:00000000000 班级:000班 学号:000000000 姓名:0000一、实验目的：1、掌握集成运算放大器在线性工作条件下的使用特点；2、掌握深度负反馈条件下的虚短、虚断现象；3、掌握加法器和减法器的电路构成和特点。
二、实验主要设备和元件：万用表，双路直流稳压电源。
运算放大器：OP07 2片 电位器： RW1 10k RW2 10k RW3 10k 电阻：1K 510 3K三、实验主要任务：1、根据电路原理图，制作一个运放加减电路。
制作时，注意留出测试端口或端子，注意电位器的摆放要便于调试。
可以考虑用IC 插座，以防止不过关的焊接技术对集成运放的损害。
OP07集成运放的5脚无用，1脚和8脚在本实验中不用接。
在制作电路时，这三个脚悬空即可。
2、本实验所用的直流电源电压在9V ±到15V ±的范围内皆可，根据情况自行选择。
3、分别调节三个电位器，让133i V u V -≤≤，233i V u V -≤≤，333i V u V -≤≤。
取5个不同的、有代表性的输入组合，测量出该组合下的1o u 、2o u (o u )输出值，编制一个表格将测量结果记录下来。
同时，记录两个运放的两输入端的电位（对地电压）P u 和N u 的测量值，观察“虚短”、“虚地”现象。
在调节输入信号大小时，应该先确定1i u 和 2i u 的大小，最后确定3i u 的大小。
4、在调节电位器选择输入信号大小时，要防止1o u 和2o u 的输出值太接近电源电压。
为什么？思考得出结论后写在实验报告中。
四、实验原理：运放加减电路图第一级运算电路完成加法运算。
该电路由一个反相比例运算放大电路组成，经理论推导，可得输入、输出信号的运算关系为13121211o i i u R u u R R ⎛⎫=-+ ⎪⎝⎭，代入1231R R R k ===Ω的值，可得()112o i i u u u =-+。
模拟电子加减法电路设计
摘要：给出了任意比例系数的加减法运算电路，分析了比例系数与平衡电阻、反馈电阻的关系。
目的是探索比例系数任意取值时加减法运算电路构成形式的变化。
结论是在输入端电阻平衡时，各加运算输入信号比例系数之和与各减运算输入信号比例系数之和的差值在大于1、小于1或等于1情况下，加减法运算电路还可简化。
所述方法的创新点是将运放输入端电阻的平衡条件转化为与输入信号比例系数的关系，从而可直观确定简化电路形式；扩大了加减法运算电路的应用范围。
0 引言加减法运算电路以集成运算放大器为核心元件构成，多个输入信号分别作用于运放的同相输入端和反相输入端，实现对输入信号的加、减法运算，外部电阻决定输入信号的比例系数。
加减法运算电路中运放的输入端有共模信号成分，为使共模输出为零，同时补偿运放输入平均偏置电流及其漂移影响，通常要求运放的输入端电阻平衡，即运放反相输入端、同相输入端所接的电阻相等。
本文给出了任意比例系数的加减法运算电路，并指出在输入端电阻平衡时，根据输入信号比例系数的数值范围，加减法运算电路还可简化。
1 任意比例系数的加减法运算电路所给出的任意比例系数的加减法运算电路如图1所示。
其中，uI11、uI12、… uI1n为n 个减运算输入信号，uI21、uI22、… uI2m为m个加运算输入信号，uO为输出信号，R11、R12、… R1n、R21、R22、… R2m为输入端电阻，RF为反馈电阻，RP为平衡电阻，R′为附加电阻。
图1 任意比例系数的加减法运算电路。
运放输入端电阻的平衡条件为：（1）由理想运放的虚断条件，在运放的同相输入端可列出关系式：整理有：（2）由理想运放的虚断条件，在运放的反相输入端可列出关系式：整理有：（3）由理想运放的虚断条件u+=u-及式(1)，将式(3)减式(2)并整理得运算关系表达式：（4）式(4)中，为各加运算输入信号的比例系数，为各减运算输入信号的比例系数。
式(4)表明，电路实现将加在同相输入端、反相输入端的各输入信号按比例分别相加，再将两部分的相加结果相减。
模电实验模拟运算放大电路(一)
实验目的和要求：① 了解运放调零和相位补偿的基本概念。
② 熟练掌握反相比例、同相比例、加法、减法等电路的设计方法。
③ 熟练掌握运算放大电路的故障检查和排除方法，以及增益、传输特性曲线的测量方法。
实验原理：预习思考：1、 设计一个反相比例放大器，要求：|A V|=10，Ri>10KΩ，将设计过程记录在预习报告上； 电路图如P20页5-1所示，电源电压为±15V ，R 1=10kΩ，R F =100 kΩ，R L ＝100 kΩ2、 设计一个同相比例放大器，要求：|A V|=11，Ri>100KΩ，将设计过程记录在预习报告上；R F R LVo电源电压为±15V ，R 1=10kΩ，R F =100 kΩ，R L ＝100 kΩ 3、 设计一个电路满足运算关系 VO= -2Vi1 + 3Vi2减法运算电路：1123213111113232)()()(i f i f i f i i O V R R V R R R R R R V R R R V R R R V V -++=++-+=3)()(32131=++R R R R R R f ，0,22211==⇒=R R R R R f f取Ω=Ω=Ω=Ω=K R K R K R K R f 100,0,20,10321实验电路如实验内容：1、反相输入比例运算电路（I ） 按图连接电路，其中电源电压为±15V ，R 1=10 kΩ, R F =100 kΩ, R L =100 kΩ, R P =10 kΩ//100 kΩAR1R F Rp=R F //R1R LVoVi+Vcc-Vcc输入端接地，用万用表测量并记录输出端电压值，此时测出失调电压0.016 V 分析：失调电压是直流电压，将会直接影响直流放大器的放大精度。
直流信号测量：Vi/V V O /V Avf测量值 理论值 -2 14.25 -7.125 -10 -0.5 4.98 -9.96 -10 0.5 -5.02 -10.04 -10 2-12.87-6.435-10实验结果分析：运算放大器的输出电压摆幅受器件特性的限制，当输入直流信号较大时，经过运放放大后的输出电压如果超过V OM ，则只能输出V OM 的值。
模电加减法运算电路实验总结
模电加减法运算电路实验总结对于学生而言，这个内容有点陌生。
因此，他们对这门课的兴趣不高。
为了改变这种现状，我从制作思路和如何提高学生学习兴趣方面着手准备了这份材料。
经过两周的努力终于完成了本节的内容。
通过此次模电的教学实践，使自己对于模电课程又重新认识与理解。
下面具体谈谈在教学中得出的几点体会：模拟电子技术课程的教学过程中涉及到许多加减乘除运算电路。
由于以前从未接触过类似知识，因此觉得它比较难学，尤其是加减乘除运算电路。
因此，给同学们带来很多麻烦，每当老师讲授加减乘除运算电路时，他们都显得无精打采的样子。
久而久之导致了对模电课程产生厌倦情绪。
针对这些问题，首先我尝试寻找问题的根源所在，然后再根据问题的症结去处理问题。
最后将问题解决掉。
由于实际的应用环境并非像理论书上说的那么复杂。
也正好符合学生感官的直观认识。
因此可以直观地理解。
还有，从日常生活中可以发现，加减乘除运算电路在我们日常生活中十分普遍，只要稍微留意一下就能找到相关事例。
所以在本节课上讲述了电子计算机的起源——算盘。
为什么算盘被淘汰？是否取代算盘？让学生清楚算盘存在的历史背景，明白算盘没落的真正原因。
在教学中利用计算机绘图软件画出的电路图帮助学生更快速地掌握了算盘的工作原理。
避免了枯燥乏味的抽象介绍。
学生通过动态的电路演示就会马上想到算盘怎么用，只需鼠标轻松一点即可进行加减乘除运算。
模电的数字部分主要是指：二进制数，0，1。
数码管和译码器是二进制的主要载体。
在计算机中，二进制运算的运算规则是固定的。
而0，1的表示却灵活多变。
它既能够用来表示逻辑0，1的位置，还能表示某个信号。
随着科技的发展，人们开始研究用0，1来编写加减乘除等功能的数字逻辑电路，把它称为逻辑电路。
在本次课上我们将讲解的是用集成电路制作电子计算器的原理。
为什么用集成电路呢？一般说来，只要满足晶体管有输入端口、输出端口，输出级的输出信号为正或负即可；另外集成电路便宜、易于操作，能够做出各种各样的形式，且易于修改。
加法和减法运算电路---知识点
加法和减法运算电路
1、加法运算电路
加法运算电路能实现多个模拟量的求和运算。
分为反相加法运算电路和同相加法运算电路两种。
可以利用“虚短”、“虚短”的概念或者叠加原理进行分析。
1）反相加法运算电路的常见电路如图1所示。
电路为并联电压负反馈。
平衡电阻R 2=R i1//R i2//R F。
图1
F F o i1i 2i1i 2
()R R u u u R R =-+2）同相加法运算电路的常见电路如图2所示。
电路为串联电压负反馈。
平衡电阻满足关系R 1//R F =R i1//R i2。
图2
F i 2i1o i1i 21i1i 2i1i 2
(1)()R R R u u u R R R R R =++++2、减法运算电路
减法运算电路的常见电路如图3所示。
可以将电路看做反相比例
运算电路和同相比例运算电路的叠加进行分析。
R F 相对于u i1是并联电压负反馈，对于u i2
是串联电压负反馈。
图3
3F F
o i 2i1
1231(1)R
R R u u u
R R R R =+-+。
4.加减法运算电路
1.反向加法电路：仿真电路图：仿真结果：（输入信号）：（输出结果）注释：从输入和输出的波形可以知道，OUT=--(IN1+IN2); 其实电路的表达式为：RfR In R In out *)]22()11[(+-=因为电路中的Rf=R1=R2；所以电路的输入、输出仅仅表现出简单的反向加法的关系；调节Rf 和R1，R2的比例关系，便可以得到具有放大作用的反向减法电路；2.同向加法电路：仿真电路：输入、输出关系：（输入）：（输出波形）：注释：从输入和输出的波形可以看出，输出（out=In1+In2）; 其实电路的输出、输入之前的数学表达式为：3*)2*421*41(R RfIn R R In R R Out +=由于上面的仿真电路中取，13*41=R RfR R 和13*42=R Rf R R ，所以电路的输入输出特性仅仅表现为简单的同向加法电路，调节Rf 和R3以及R4的阻值大小可以得到放大倍数不同的同向加法放大电路。
由于此电路数学表达式比较复杂，且输入电阻不大，一般不直接采用。
3.减法电路： 简单减法电路： 仿真电路：注释：从仿真电路的输入输出关系可以知道，out=Vi-V2; 其实，电路的输入输出关系为：13*2)131(*424*1R R In R R R R R In Out -++=由于上面电路中的R2=R4，R3=2R2;所以out=Vi-V2;使用两个运放的减法电路：注释说明：电路的输入输出关系式为：)]2211(2[21R In R In Rf R Rf Uo -=上面的仿真电路中Rf1=R2，Rf2=R1=R2，所以输入输出关系仅仅表现出简单的减法关系 这一点路的特点是两个运放的反相输入端都是虚地，共模输入电压Uc=U-=U+约等于0；因此对运放电路的共模抑制比要求较低。
4.高输入阻抗减法电路： 仿真电路：输入波形：输出波形：注释：电路的输入输出关系是为：2)341(1)34)(121(Ui R R Ui R R R R Uo ++-+=但是为了抑制共模，必须选择合适的电阻阻值； 为了抑制共模，必须使)341()34)(121(=++-+R R R R R R取R2=R3，R1=R4，满足上面的式子，所以最终得到输入输出关系为：)12)(341(Ui Ui R R Uo -+=该电路具有很高的输入阻抗，所以适合用于小信号的处理。
加法电路和减法电路公式
加法电路和减法电路公式
一、加法电路公式。
1. 反相输入加法电路（基于运放）
- 对于有n个输入信号V_i1,V_i2,·s,V_in的反相输入加法电路，其输出电压
V_o的计算公式为：
- V_o= - R_f(frac{V_i1}{R_1}+frac{V_i2}{R_2}+·s+frac{V_in}{R_n})
- 其中R_f是反馈电阻，R_1,R_2,·s,R_n分别是对应输入信号的输入电阻。
当R_1 = R_2=·s=R_n = R时，公式可简化为V_o=-(R_f)/(R)(V_i1 + V_i2+·s+V_in)。
2. 同相输入加法电路（基于运放）
- 设同相输入端有两个输入电压V_i1和V_i2，首先计算同相输入端的等效电压V_p。
- 根据叠加定理，
V_p=(R_2//R_3)/(R_1+(R_2//R_3))V_i1+(R_1//R_3)/(R_2+(R_1//R_3))V_i2（这里
R_2//R_3=(R_2R_3)/(R_2 + R_3)，R_1//R_3=(R_1R_3)/(R_1 + R_3)）。
- 然后输出电压V_o=(1+(R_f)/(R))V_p，将V_p代入即可得到V_o关于
V_i1和V_i2的表达式。
二、减法电路公式。
1. 基于运放的减法电路（差分放大电路）
- 对于一个基本的差分放大电路，设两个输入电压分别为V_i1（反相输入端）和V_i2（同相输入端），输出电压V_o的计算公式为：
- V_o=(R_f)/(R)(V_i2-V_i1)，这里R_f是反馈电阻，R是输入电阻（在理想情况下，反相输入端和同相输入端的输入电阻相等）。
加减法运算电路的课程设计
加减法运算电路的课程设计一、课程设计的目的和要求目的：1.了解加减法运算电路的原理、组成和性能。
2.熟悉加减法运算器的制作和调试过程。
3.提高学生的实际操作能力和实验调试能力，培养学生的创新意识和动手实践能力。
要求：1.合理规划实验内容，注重实际操作能力和实验调试能力的培养。
2.严格遵守实验安全规范，确保实验安全。
3.要注意实验设备和器材的选择和使用，确保实验结果的准确性和可靠性。
二、课程设计内容分析1.实验器材与工具（1）基于 MAX232 芯片的调试板。
（2）示波器、数字万用表、电烙铁等工具设备。
（3）Bread board（面包板）、LED 灯、电阻、电容等元器件。
2.实验原理（1）MAX232 介绍。
MAX232 是 MAXIM 公司推出的一款 RS232 界面通讯 IC，用于将 RS232 电平转换成 TTL 电平，实现 RS232 与 TTL 电平的转换。
MAX232 由四个电容和两个 RS232/TTL 翻译器组成。
电容用于同步时钟，翻译器用于转换信号电平。
一个翻译器的输入电路连接 RS-232 端口，另一个翻译器的输入电路连接 TTL 设备。
MAX232 可以混合工作，因此，它可以用于将 RS-232 端口连接到 TTL 设备，也可以将 TTL 设备连接到 RS-232 端口。
（2）加减法运算电路介绍。
加法器和减法器都是数字电路中常见的电路。
加减法器是计算机中运算器的组成部分。
加法器实现两个二进制数的加法运算，减法器实现两个二进制数的减法运算。
加法器的电路一般都由若干个半加器或全加器级联而成。
半加器是只能处理两个一位二进制数的加法电路，全加器可以处理三个一位二进制数的加法电路。
减法器的电路有反馈减法器和补码减法器两种。
反馈减法器专门用于二进制的减法，补码减法器则可以处理加法和减法。
3.实验过程（1）加法器电路将半加器和全加器级联，构成一个 4 位的加法器电路。
在电路板上布线，使用电子设备进行连接。
电子技术课程设计--加减法电路
课程名称：电子技术课程设计设计题目：加减法电路院系：专业：年级：学号：姓名：指导教师：西南交通大学峨眉校区2013年8月27日课程设计任务书专业姓名学号开题日期：2013年7月1日完成日期：2013年8月27日题目加减法电路一、设计的目的为了培养我们把理论知识应用于实践的能力，以实践检验我们所学的知识是否正确。
加深我们对科学知识转化为生产力的理解，增强我们的学习动力。
让我们在完成设计的过程中能够形成严谨的态度，增强我们分析问题的能力，让我们能够在各个方面得到提升。
二、设计的内容及要求设计一个具有一位数加减运算电路，能显示加减数和运算结果的值，能够方便切换加减运算功能，能直接以数字形式输入加减数三、指导教师评语四、成绩指导教师(签章)年月日加减法电路一、设计任务与要求✧设计任务设计一个具有一位数加减运算电路。
✧设计要求1.能显示加减数和运算结果的值；2.能方便切换加减运算功能；3.能直接以数字形式输入加减数；二、方案设计与论证✧涉及芯片简介1.74LS283——四位快速加法器能够快速计算两个四位二进制的加法运算。
2.74LS147——9线-4线编码器能够将0——9编码为相应的二进制码的反码。
3.74LS85——四位数值比较器能够四位二进制数的大小，并输出相应的电平。
4.74LS86——异或门电路能够实现异或逻辑运算。
5.DCD_HEX数码管能以二进制形式显示成人们习惯的阿拉伯数字。
✧方案设计1.加法电路设计采用四位快速进位加法器74LS283作为主要芯片，进行加法计算，由于要显示出计算结果，所以在加法计算结果超出9时需要进行特殊考虑，具体的算法是：先将计算结果用一个数值比较器74LS85与9比较，如果结果比9小，则将结果直接输出，如果比9大，则将结果加6过后再输出。
同时为了避免16，17，18这三个数输出本来就有进位而漏掉，所以还要将输出的进位信号与数值比较器的“大于”结果进行或逻辑运算后作高位的输出信号。
模电课程设计加减法电路
加法运算电路1设计任务描述1.1设计题目：加法运算电路1.2设计要求1.2.1设计目的(1) 学习基本理论在实践中综合运用的初步经验，掌握模拟电路设计的基本方法、设计步聚，培养综合设计与调试能力；(2) 学会利用运算放大器实现加减法电路；(3) 学会直流稳压电源的设计方法和性能指标测试方法；(4) 培养实践技能，提高分析和解决实际问题的能力。
1.2.2基本要求(1)利用两级运算放大器实现u。
=25“ • 4u i2 7i3(2)设计电路所需的直流稳压电源，要求包括整流、滤波、稳压。
1.2.3发挥部分(1)由于同相加法电路存在共模电压，将造成几个输入信号之间的互相影响，所以本次设计我选用两级运放反相输入，在第一级运用反相输入的求和电路，在第二级采用双端输入式，从而实现课设要求的输出与输入的线性关系。
(2)在线性直流电源中，将普通的电容滤波更改为两个电容与一个电阻的n型滤波电路, 增加对交流分量的滤除。
(3)在线性直流电源中，将一般的稳压电路改为固定式三端集成稳压器工作。
沈阳工程学院课程设计（论文）2设计思路本次设计的课题是加法运算电路，其“加法”的含义是实现输出与输入的线性关系。
本次设计还要求设计为运算电路提供电源的线性直流稳压电源。
首先这次设计的重点是加法运算电路，我需要设计一个电路使得其输出电压与输入电压满足表达式。
为满足这一线性关系，我选用两级放大来实现。
经过一个学期的学习，我大致了解关于集成运算放大器的工作原理，而这次设计主要是关于运放的线性应用。
首先第一级放大电路中，由于同相输入存在共模电压，会造成几个输入信号之间的互相影响。
而反相输入式放大电路中，根据虚断的概念，同相位输入端的电位为零，相当于与地等电位, 即“虚地”。
这样可保证运放输入端无共模信号。
在第一级运算放大器的反相端输入施加两个电压信号，从而达到两个输入电压与第一级运放的输出电压之间的线性关系。
然后将这一输出加到第二级运放的反相端，同时在第二级运放的同相端加入第三个信号源，实现双端输入式放大电路，这种电路的的特点是输入电阻大、输出电阻小。
加减运算电路
根据理想运放的虚断路性质，流入两个运放输入端的电流
为零，因此流经R1的电流和流经RF1的电流相等
u1 u1 u1 u10
R1
RF1
（1）
流经R2的电流加上流经R21的电流和
流经RF2的电流相等，可得：
u10 u2 u2 u2 u2 u0 （2）
R21
R2
RF 2
流入两个运放同相端的电流都等于
消去u10，求得：
u0
RF 2 R21
(
RF1 R1
u1
R21 R2
u2
)
R22 R2 // R21 // RF 2
加减运算电路-1.2 减法运算电路
[例12-2] 由运放组成的运算电路如图所示，已知输入电压为 u1和u2 ，电阻R1=2kΩ，R2= 2kΩ，RF= 10kΩ试求输出电压 uo，并确定电阻R3的取值。 解：由式（12-38）求得：
此流经R3的电流等于流经RF的电流
0 u u u0
R3
RF
（1）
流入同相端的电流为零，因此流经
R1、R2的电流之和等于流经R4的电
流
u1 u u2 u u 0 （2）
R1
R2
R4
根据虚短路性质，同相端和反相端电压相等：
u u （3）
求解联立方程（1）-（3）即可得出输出电压与输入电压 的关系
两个输入端对地电阻满足 对称要求的情况下，输入、 输出电压满足关系：
u0
(
u2 R2
u1 R1
)RF
加减运算电路- 1.2 减法运算电路
1、差动输入减法电路-公式推导
根据理想运放的虚断路性质，流入反相输入端电流等于零，
因此流经电阻R1的电流i1等于流过RF的电流iF
模电课程设计加减法电路.
1 设计任务描述1.1 设计题目：加法运算电路1.2 设计要求1.2.1 设计目的（1）学习基本理论在实践中综合运用的初步经验，掌握模拟电路设计的基本方法、设计步聚，培养综合设计与调试能力； （2）学会利用运算放大器实现加减法电路；（3）学会直流稳压电源的设计方法和性能指标测试方法； （4）培养实践技能，提高分析和解决实际问题的能力。
1.2.2 基本要求（1）利用两级运算放大器实现321o 42i i i u u u u ++=（2）设计电路所需的直流稳压电源，要求包括整流、滤波、稳压。
1.2.3 发挥部分（1）由于同相加法电路存在共模电压，将造成几个输入信号之间的互相影响，所以本次设计我选用两级运放反相输入，在第一级运用反相输入的求和电路，在第二级采用双端输入式，从而实现课设要求的输出与输入的线性关系。
（2）在线性直流电源中，将普通的电容滤波更改为两个电容与一个电阻的π型滤波电路，增加对交流分量的滤除。
（3）在线性直流电源中，将一般的稳压电路改为固定式三端集成稳压器工作。
2 设计思路本次设计的课题是加法运算电路，其“加法”的含义是实现输出与输入的线性关系。
本次设计还要求设计为运算电路提供电源的线性直流稳压电源。
首先这次设计的重点是加法运算电路，我需要设计一个电路使得其输出电压与输入电压满足表达式。
为满足这一线性关系，我选用两级放大来实现。
经过一个学期的学习，我大致了解关于集成运算放大器的工作原理，而这次设计主要是关于运放的线性应用。
首先第一级放大电路中，由于同相输入存在共模电压，会造成几个输入信号之间的互相影响。
而反相输入式放大电路中，根据虚断的概念，同相位输入端的电位为零，相当于与地等电位，即“虚地”。
这样可保证运放输入端无共模信号。
在第一级运算放大器的反相端输入施加两个电压信号，从而达到两个输入电压与第一级运放的输出电压之间的线性关系。
然后将这一输出加到第二级运放的反相端，同时在第二级运放的同相端加入第三个信号源，实现双端输入式放大电路，这种电路的的特点是输入电阻大、输出电阻小。
模电减法运算电路
二、 实验原理
集成运算放大器是一种具有高电压放大倍数的直接耦合多级放大电路。当外部
接入不同的线性或非线性元件组成输入和负反馈电路时，可以灵活的实现各种特定的函数关系。在线性应用方面，可组成比例、加法、减法、积分、对数微分等模拟运算电路。
减法电路如图二所示。输入与输出间的关系：
心得体会：本次实验通过多种集成运算放大电路的运用，使我们了解了集成运算放大器的基本使用方法和三种输入方式，其中包括比例、加法、减法和积分等运算电路。这次实验虽然测定的数据量较多，但由于图表易于绘制，分析起来还是比较容易得出结论的。通过对各种集成运算放大电路的测定，得到了各种电路相应的特性和实际应用时应注意的事项，这不仅将理论与实验相结合，而且对于生产上的实际应用也将会有很大帮助。
计算机与信息工程系
《模 拟 电 子 技 术》
实验报告
专业：通信工程
班级：B120509
学号：B******xx
姓名：xxxx
指导老师：李xx
完成日期：2013/12/15
实验名称
减法运算电路
成绩
一、 实验目的
1、理解运算放大器的基本性质和特点。
2、熟悉集成运放构成的几种运算电路的结构及特点，测定其运算关系。
平衡电阻：Rn=Rp
连接上简易直流信号源，其电路图如下图：
三、实验内容
（1）连接实验电路。
（2）采用直流输入信号
用EWB仿真软件连接线路，如下图所示。
图二
用直流电压表测量输入电压及输出电压记录到下表中：
表一
Ui1（mv）
-228.5
-320.4
-411.3
-548.7
-682.1
加减法运算电路的设计和调试方法
二○一二～二○一三学年第一学期电子信息工程系脉冲数字电路课程设计报告书班级：电子信息工程(DB)1003班课程名称：脉冲数字电路课程设计学时： 1 周学生姓名：林云霞学号：201012135085指导教师：廖宇峰二○一二年九月一、设计任务及主要技术指标和要求1）设计目的1.掌握加/减法运算电路的设计和调试方法。
2.学习数据存储单元的设计方法。
3.熟悉集成电路的使用方法。
2）设计内容1.设计4位并行加/减法运算电路。
2.设计寄存器单元。
3.设计全加器工作单元。
4.设计互补器工作单元。
5.扩展为8位并行加/减法运算电路（选作）。
3）设计要求1.根据任务，设计整机的逻辑电路，画出详细框图和总原理图。
2.选用中小规模集成器件（如74LS系列），实现所选定的电路。
提出器材清单。
3.检查设计结果，进行必要的仿真模拟。
二、方案论证及整体电路逻辑框图1）设计电路原理图①加减法电路逻辑框图如图所示：第一步置入两个四位二进制数。
例如（1010）2,（0101）2和（0101）2、（1000）2，同时在两个DCD_HEX_BLUE数码管上显示出对应的十六进制数A，5和5，8。
第二步通过开关选择加（减）运算方式；第三步若选择加运算方式所置数送入加法运算电路进行运算；同理若选择减运算方式，则所置数送入减法运算电路运算；第四步DCD_HEX_BLUE数码管和二极管显示运算结果。
若是加法运算二极管显示进位，若是减法运算二极管显示正负号。
即：若选择加法运算方式，则（1010）2+（0101）2=（1111）2 十六进制5+A=F并在数码管上显示器上显示F，二极管不发光。
若选择减法运算方式，则（0101）2-（1000）2=（10011）2十进制5-8= -3并在七段译码显示器上显示3，而激光发光。
2）方案论证通过开关J1——J8接不同的高低电平来控制输入端所置的两个一位十六进制数，分别用两个DCD_HEX_BLUE数码管显示所置入的两个数。
加减运算电路设计
本科生实验报告课程名称：模拟电子技术实验A 实验名称：加减运算电路设计学院：专业班级：学生姓名：学号：实验时间：实验地点：指导教师：根据反相与同相加法运算电路的运算关系，输出电压与各个输人电压的运算的关系为单运放加减运算电路的外电路阻值不易计算和调整，双运放电路不仅克服了，上述缺点，而且对运放本身共模抑制比的要求也较低，如图6-2-2所示。
根据反相求和电路输出与输入关系，可得若取RF1=R4，则实验内容及步骤：设计一个能完成的运算电路。
要求选用单运放加减电路实现，其输出失调电压1.电路形式及集成运算放大器的选择电路形式如图6-2-1所示，集成运算放大器采用μA741,其输人失调电流=100~300nA2.元器件参数的计算(1)反馈电阻Rp的计算。
Rp的最大值由运放允许的输出失调电压和输人失调电流决定，即其中，的大小按手册给定值或实测;为设计要求之一，包括输人失调电压,所引起的，而。
与各电阻有关，故。
为未知，所以只能按式(6-2-5) 取RF的值。
若未提此项要求，则Rr可在低于1MΩ内选取。
RF值不宜过大，因为RF值越大，误差电压和噪声及漂移也越大; RF值也不宜过小，因为RF是负载的一部分，若过小，运放容易过载。
题意取，则取RF=30kΩ(2)R1、R2、R3、R4的确定。
设反向端、同向端各自输人信号为零时的直流等效电阻RN、RP的值相等，可按反相求和原则计算R1、R2、R3、R4的值。
根据题目要求，则(3)电阻R5的确定。
R5是使RN=RP的平衡电阻，故首先计算在不包括R5时的反相端，同相端各自输入信号为零时的直流等效电阻RA和RB，即4.电路的安装与调试(1)静态的测试检查。
1)按电路图6-2-1搭接好实验电路，并细心检查运放组件各管脚位置的连接，切忌正负电源极性接反和输出端短路，否则会损坏集成块，确认无误后方可接通直电源。
2)将输入端接地，用万用表直流电压挡的相应量程测量输出端;此时，如果万用表显示不为零，则需要调整调零电位器旋钮，使输出端电压为零，在调零过程中，万用表的量程应从2V开始逐步变小，直至在毫伏级的量程下，测量输出为零时，结果最精确。
加减法运算电路课程设计说明书
目录1 课程设计目的 (3)2 课程设计设计和要求 (3)2.1设计内容 (3)2.2 设计要求 (3)3 设计方案................................................................................................ .3 3.1 设计思路................................................................................................ .3 3.2 工作原理及硬件框图.. (3)3.3 硬件电路原理图 (5)3.4 PCB版图设计……………………………………………………………………………… ..64 课程设计总结 (6)5 参考文献…………………………………………………………………………………… .71、课程设计目的（1）掌握电子电路的一般设计方法和设计流程；（2）学习使用PROTEL软件绘制电路原理图及印刷板图；（3）掌握应用EWB对所设计的电路进行仿真，通过仿真结果验证设计的正确性。
2、课程设计内容和要求：2.1、设计内容设计加/减法运算电路，具体要求如下:（1）设计寄存器单元；（2）设计全加器单元；（3）设计7487(或74LS87)互补器单元。
2.2、设计要求（1）课程设计说明书；（2）电路原理图和印刷板图；（3）仿真图形和仿真结果。
3、设计方案3.1、设计思路在二进制加减法运算电路中，为了减少硬件的复杂性，减法基本是通过加法来实现的。
所以要实现减法的运算，就需要求出减数的反码（即减数中的1变成0，0变成1），在反码的基础上，再加1，成为补码。
将补码和被减数相加，即得到运算结果。
因此，在设计电路时，需要用到74LS87互补器单元来求减数的反码。
选用一个寄存器74LS175作为全加器74LS283被加数或被减数的输入，用另一个74LS175作为74LS87的输入，将74LS87的输出作为全加器74LS283加数或减数的输入，74LS283的输出结果即是加法或减法的运算结果。
模拟电子技术第6章基本运算电路
基本运算电路的重要性
实现复杂信号处理
基本运算电路能够完成各种复杂信号的处理，如滤 波、放大、比较等，是实现各种电子设备和系统功 能的关键。
提高系统性能
基本运算电路的高精度和高稳定性能够显著提高整 个系统的性能和可靠性。
降低成本
基本运算电路的广泛应用能够降低生产成本，提高 生产效率。
基本运算电路的类型
积分运算电路的应用实例
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积分运算电路在波形变换、信 号滤波、控制系统等领域有广 泛应用。
积分运算电路在波形变换、信 号滤波、控制系统等领域有广 泛应用。
积分运算电路在波形变换、信 号滤波、控制系统等领域有广 泛应用。
积分运算电路在波形变换、信 号滤波、控制系统等领域有广 泛应用。
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运放电路具有虚短和虚断特性，利用这两个特性可 以实现加法运算。
加法运算电路的输出电压与输入电压成正比，比例 系数由电阻和运放决定。
加法运算电路的实现方式
实现加法运算电路需要将多个 输入信号通过电阻网络接入运 放的正负输入端，通过调整电 阻的阻值来控制各输入信号的 放大倍数。
常用的实现方式有反相加法器 和同相加法器，其中反相加法 器的输出电压与输入电压之间 是反相关系，同相加法器的输 出电压与输入电压之间是同相 关系。
通过增加反馈回路，可以减小电路中的误差，提 高运算精度。
减小输入信号幅度
适当减小输入信号的幅度，可以降低电路中非线 性失真的影响，提高运算精度。
温度补偿
由于温度变化会影响电子器件的性能，因此需要 进行温度补偿，以确保运算精度的稳定性。
减小功耗的措施
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采用低功耗器件
加减法运算电路的课程设计
加减法运算电路的设计一、设计任务设计参数设计一个一位十进制并行加（减）法运算电路；通过按键输入被减数和减数，并设置+、-号按键；允许减数大于被减数，负号可采用数码管或其他显示器件，并利用LED灯显示计算结果。
设计要求根据技术参数设计电原理图；计算并选择电路元件及参数；仿真调试电路。
二、设计方案设计电路原理：1、置入两个四位二进制数。
例如（1011）2,（0011）2和（0111）2，（0110）2，同时在两个七段译码显示器上显示出对应的十进制数10，3和7，62、通过开关选择加（减）运算方式3、若选择加运算方式所置数送入加法运算电路进行运算；若选择减运算方式，则所置数送入减法运算电路运算4、前面所得结果通过另外两个七段译码器显示即显示结果：若选择加法运算方式，则（0011）2+（0110）2=（1010）2 十进制3+6=9并在七段译码显示器上显示 9若选择减法运算方式，则（0101）2-（1000）2=（10011）2十进制5-8= -3并在七段译码显示器上显示 -3设计电路运算方案：通过开关S1——S8接不同的高低电平来控制输入端所置的两个一位十进制数，译码显示器U15和U16分别显示所置入的两个数。
数A直接置入四位超前进位加法器74LS283的A4——A1端，74LS283的B4——B1端接四个2输入异或门。
四个2输入异或门的一输入端同时接到开关S1上，另一输入端分别接开关S5——S8，通过开关S5——S8控制数B的输入。
当开关S1接低电平时，B与0异或的结果为B，通过加法器74LS283完成两个数A和B的相加。
当开关S1接高电平时，B与1异或的结果为B非，置入的数B在74LS283的输入端为B 的反码，且74LS283的进位信号C0为1，其完成S=A+B（反码）+1，实际上其计算的结果为S=A-B完成减法运算。
由于译码显示器只能显示0——9，所以当A+B>9时不能显示，我们在此用另一片芯片74LS283完成二进制码与8421BCD码的转换，即S>9（1001）2时加上3（0011）2，产生的进位信号送入译码器U13来显示结果的十位，U12显示结果的个位。
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.1 设计任务描述1.1 设计题目：加法运算电路1.2 设计要求1.2.1 设计目的（1）学习基本理论在实践中综合运用的初步经验，掌握模拟电路设计的基本方法、设计步聚，培养综合设计与调试能力； （2）学会利用运算放大器实现加减法电路；（3）学会直流稳压电源的设计方法和性能指标测试方法； （4）培养实践技能，提高分析和解决实际问题的能力。
1.2.2 基本要求（1）利用两级运算放大器实现321o 42i i i u u u u ++=（2）设计电路所需的直流稳压电源，要求包括整流、滤波、稳压。
1.2.3 发挥部分（1）由于同相加法电路存在共模电压，将造成几个输入信号之间的互相影响，所以本次设计我选用两级运放反相输入，在第一级运用反相输入的求和电路，在第二级采用双端输入式，从而实现课设要求的输出与输入的线性关系。
（2）在线性直流电源中，将普通的电容滤波更改为两个电容与一个电阻的π型滤波电路，增加对交流分量的滤除。
（3）在线性直流电源中，将一般的稳压电路改为固定式三端集成稳压器工作。
2 设计思路本次设计的课题是加法运算电路，其“加法”的含义是实现输出与输入的线性关系。
本次设计还要求设计为运算电路提供电源的线性直流稳压电源。
首先这次设计的重点是加法运算电路，我需要设计一个电路使得其输出电压与输入电压满足表达式。
为满足这一线性关系，我选用两级放大来实现。
经过一个学期的学习，我大致了解关于集成运算放大器的工作原理，而这次设计主要是关于运放的线性应用。
首先第一级放大电路中，由于同相输入存在共模电压，会造成几个输入信号之间的互相影响。
而反相输入式放大电路中，根据虚断的概念，同相位输入端的电位为零，相当于与地等电位，即“虚地”。
这样可保证运放输入端无共模信号。
在第一级运算放大器的反相端输入施加两个电压信号，从而达到两个输入电压与第一级运放的输出电压之间的线性关系。
然后将这一输出加到第二级运放的反相端，同时在第二级运放的同相端加入第三个信号源，实现双端输入式放大电路，这种电路的的特点是输入电阻大、输出电阻小。
最后实现最终的输出电压与三个输入电压信号成一定的线性关系。
一个电路要想稳定的工作，一定需要用稳定的直流电源进行供电。
直流电压通常是从交流电网中转换获得，由于电网电压的波动，负载电流的变化，以及温度等环境因素的改变，往往使得直流电压不稳定。
而直流电源的功能就是将交流电网电压转换成稳定的直流电压。
电流稳压电源一般由变压器、整流、滤波和稳压电路等四部分组成。
首先选择一个常用的交流电源，利用变压器降压。
然后通过二级管组成的单相桥式整流电路将经过变压器降压的交流电整流。
将普通的电容滤波更改为两个电容与一个电阻的π型滤波电路，增加对交流分量的滤除滤波。
最后的稳压部分，我选用固定三端式稳压器。
两部分电路都设计好后，用multisim分别试调，改正后。
将线性直流稳压电路施加在运算电路两端，使电路正常运行。
.3 设计方框图图3.1 设计方框图线性直流稳压电源第二级放大电路第一级放大电路U1+U2U34 各部分电路设计及参数计算4.1 第一级运算放大电路4.1.1 工作原理图4.1 第一级运放电路电路分析：上图所示电路为反相放大电路，将两个信号加到运算放大器反相输入端，R4为反馈电阻，R3为平衡电阻。
由于虚地、虚断及虚短定理，可求出输出电压。
此电路中利用输出电压1o v 通过反馈元件（4R ）对放大电路起自动调整作用，从而牵制了1o v 的变化，最后达到输出稳定平衡。
4.1.2 参数计算图4.1所示为反相输入的加法电路，它实质上是多端输入的电压并联负反馈电路。
由于虚地，有n v =P v =0;此外，由于虚断，有n i =P i =0，对节点N ，有412211R V R V R V O -=+ （4.1.1） 可得⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=22411401-V R R V R R v （4.1.2）.由4.3.2节内容，Ω=K R 501,Ω=K R 252,Ω=K R 1004,故满足下列关系式()210124-V V v += （4.1.3）4.1.3 波形分析（1）当1v 为幅值1V 的正弦波，2v 为幅值2V 的矩形波，且频率都为2kHZ 时，输出应该为幅值为10V 的波形图。
图4.2 输出电压波形图4.2 第二级运算放大电路4.2.1 工作原理图4.3 第二级运放电路电路分析：如图4.3所示的放大电路，该放大电路采用双端输入的方式，图中Vo1（矩形波）通过R5加到反相端，V3（正弦波）通过R7、R8分压后加到同相端。
输出信号通过R6、R5组成反馈网络加到反相端。
双端输入放大电路的输出电压在线性工作条件下可利用叠加定理进行参数计算。
4.2.2 参数计算图4.3为一个运放组成的差动输入的减法电路，运用虚短概念，有6n 5n 1R V V R V V OO -=- (4.2.1) 和87p3R V R V V P=- (4.2.2) 由两式且p n V V =可知，()3878516656565651n 1V R R R V V R V R R R R R R R R V R V V P o o o o +==++=+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+= (4.2.3)可解得1563878565o o V R R V R R R R R R V -⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+= (4.2.4).由第4.3.2节内容可知Ω=K R 205,Ω=K R 206,Ω=K R 407,Ω=K R 408，故满足下列关系式1o 3o V V V -= （4.2.5）4.2.3 波形分析（1）当Vo1为幅值4V 的矩形波弦波，2v 为幅值2V 的正弦波形波，且频率都为10kHZ 时，输出应该为幅值为6V 的波形图。
图4.4输出电压波形图4.3 运算放大电路4.3.1 工作原理图4.5加法运算电路电路图分析：图4.5所示的电路为加法运算电路，是由图4.1中的输出端的电压Vo1充当图4.3中的反相端的信号电压，形成一个输入与输出具有线性关系的电路图。
此电路图中先输入V1和V2，再通过第一级运放电路后形成一定放大倍数的电压，再与V3构成双端输入式放大电路，V3（正弦波）通过R7、R8分压后加到同相端。
最终的输出信号通过R6、R5组成反馈网络加到反相端。
最得到输出电压Vo ，使Vo 与V1、V2、V3具有相加的线性关系。
此电路中利用输出电压Vo 通过反馈元件（R1、R2、R4、R5、R6）对放大电路起自动调整作用，从而牵制了Vo 的变化，最后达到输出稳定平衡。
4.3.2 参数计算由式（4.1.3）和式（4.2.4）⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=22411401-V R R V R R V(4.3.1)1563878565o o V R R V R R R R R R V -⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=可得下式38756582254611546o )()(V R R R R R R V R R R R V R R R R V ++++=(4.3.2)根据设计要求，需要实现321o 42i i i u u u u ++=，可得下式.25164==R R R R a 4b 2546==V R R R R （4.3.3） 1)()(875658=++=R R R R R R c可求得其中一种解：Ω=K R 501,Ω=K R 252,Ω=K R 103,Ω=K R 1004 Ω=K R 205,Ω=K R 206,Ω=K R 407,Ω=K R 408此时电路中输出与输入满足下列关系式：321o 42V V V V ++=4.3.3 波形分析（1）当V1为1V 的正弦波、V2为4V 的矩形波且频率都为2kHz 时，V3为2V 频率为1kHz 时的正弦波，输出波形如图4.6所示。
图4.6输出电压波形图4.4 线性直流稳压电源线性稳压电源的主要结构如下图所示：4.4.1 工作原理V1220 Vpk100 Hz0°T1D13N2551243C12.2mFC2330nFC3100nFU1LM7812CTLINE VREGCOMMONVOLTAGE2341C43uFR250Ω576图4.7线性直流稳压电源电路图分析：电子设备中都需要稳定的直流电源。
直流稳压电源一般由电源变压器，整流电路，滤波电路及稳压电路所组成。
变压器把市电交流电压变为所需要的低压交流电，整流电路用来将交流电压变换为单向脉动的直流电压；滤波电路用来滤除整流后单向脉动电压中的交流成分，使之成为平滑的直流电压；稳压电路的作用是当输入交流电压波动、负载和温度变化时，维持输出直流电压的稳定。
本设计主要采用直流稳压构成集成稳压电路，通过变压，整流，滤波，稳压过程将220V交流电，变为稳定的直流电，并稳定输出直流电压。
.4.4.2 各部分电路分析(1)电源变压器电源变压器是最常用的一类变压器。
根据次级电压2v 与初级电压1v 的关系不同，电源变压器可分为降压变压器(2v <1v )、升压变压器（2v >1v ）、隔离变压器（2v =1v ）和多绕组变压器等。
此次利用的是降压变压器，将220V 的交流电压1v 变换成整流滤波电路所需交流。
经过变压器后的波形（幅度变化）(2)单向桥式整流电路整流电路是把经过变压后的交流电通过具有单向导电性能的整流元件（如二极管、晶闸管等），将正负交替的正弦交流电压变换为单向的脉动直流电压。
但是，这种电压直流幅值变化很大，包含有很多的脉动交流成分，还不能作为直流电源使用。
对于高质量的稳压电源，其整流电路一般都选用桥式整流电路。
整流电路常见的有单相桥式整流电路，单相半波整流电路，和单相全波整流电路。
本次设计为桥式整流滤波电路，就是四个二极管两两并联后接入输出电压分别把正负电压整流在输出时候获得了正负输出的两次的整流电压。
V1220 Vpk 100 Hz 0°T1D13N25512434321R1300Ω5图4.8 单向桥式全波整流电路(3)π型滤波电路经整流后的直流输出电压脉动性很大，不能直接使用。
为了减少其交流成分，通常在整流电路后接有滤波电路。
滤波电路的主要任务是将整流后的单向脉动直流电压中的纹波滤除掉，使其变成平滑的直流电。
在小功率电路中常采用电容滤波电路，将滤波电容C 直接220V变压器并联在负载RL 两端，就可组成电容滤波电路。
由于电容的储能作用，使得输出直流电压波形比较平滑，脉动成风降低，输出直流电压的平均值增大，采用电容滤波电路可以得到脉动性很小的直流电压。
工作电路图：V1220 Vpk 100 Hz 0°T1D13N2551243C12.2mF C43uFR250Ω5421R1300Ω6图4.9 π型滤波电路滤波后C1两端的电压为V V c 1.291=电阻2R 两端的电压为V V L 5.26=流经2R 的电流为A R V I LL 053.02==则C1可选耐压30V 容量为2.2mF 的电解电容，C4可选耐压30V 容量为3uF 的电解电容。