反相比例运算电路仿真分析.doc
反相比例运算电路的分析
反相比例运算电路的分析反相比例运算电路1、负反馈电路中，当集成运算放大器外加深度负反馈时，集成运算放大器工作在线性区，当集成运算放大器工作在线性区时，一个重要的应用是可以实现对模拟信号的运算。
譬如比例运、加法运算、减法运算、积分运算、微分运算等。
其中，比例运算是最基本的运算形式，包括反相比例运算、同相比例运算两种。
2、以下为反相比例运算电路图：反相比例运算电路其核心器件就是集成运算放大器，外部信号 ui 通过电阻 R1 加在集成运放的反相输入端，反相输入端和输出端通过电阻 RF 联系起来，形成负反馈，是集成运算放大器工作在线性区，运算放大器的同相输入端通过电阻 R2 接地，输出信号用 uo 表示。
3、在这个电路中，由于存在着负反馈，集成运放工作在线性区，有“虚短”和“虚断”两个特性，下面结合以上两个特性分析输入信号与输出信号的传输关系。
（1）假设流入运放反相和同相输入端的电流分别为 i−和 i+ ，流过电阻 R1 的电流为 i1 ，流过电阻 RF 的电流为 iF ，反相输入端对地电压用 u−表示，同相输入端对地电压用 u+ 表示。
反相比例运算电路（2）根据虚断的原理，流入运放同相输入端的电流 i+=0 ，则电阻 R2 中的电流就为0，则电阻两端的电位就相等，因此 u+=0 。
根据虚短的原理， u+=u−=0 ，则电阻 R1 中流过的电流 i1=ui−u−R1 ，又因为 u−=u+=0 ，所以 i1=uiR1 。
电阻 RF 中流过的电流 iF=u−−uoRF ，同样根据 u+=u−=0 ，则 iF=−uoRF这是一个结点，根据基尔霍夫电流定律，流入结点的电流之和，等于流出该结点的电流之和。
则 i1=iF+i−，根据虚断的原理， i−=0 ，因此 i1=iF 。
根据 i1=uiR1 与 i1=iF 这两个公式可得， uiR1=−uoRF 。
通过变换可得： uo=−RFR1ui 。
（重要！）这个公式就是反相比例运算电路的输入信号与输出信号的关系式，比例系数为 RFR1 ，前面的负号"-"表示输出信号与输入信号的反相关系。
反相比例运放仿真实验报告
反相比例运放仿真
时间5月9日
实验目的：
1)学会用仿真来反洗电路，了解电路的工作原理及特性；
2)加深对反响比例运放的理解，验证输入电压与输出电压反
相比例的关系。
实验器材：
装有仿真软件的计算机一台。
实验原理：
1)利用集成运放的特点：高增益、高输入电阻和低输出电阻
的直接耦合放大电路对微弱信号的放大作用。
2)利用反馈网络实现模拟信号灯额各种运算放大。
反相比例
运算电路的输出电压相位相反，且成比例关系。
实验步骤：
1)更具原理图，连接好仿真电路；检查电路后进行仿真，观
察电路波形，求出电压放大倍数A u f，与理论值进行比较分析。
2)求A u f=-RF/R1=-100/10=-10
3)改变图中参数，取R1、R2=15KΩ，Rf=150KΩ再次进行仿
真，观察波形变化。
4)求出改变参数后的电压放大倍数，
A u f=-Rf/R1=-150/15=-10，两次比较得：A u f=A'u f=-10
5)两次仿真得到波形相同，如下图所示
实验结论（结果）：
有波形图可知电压放大倍数约为：Au=U0/Ui=-10与理论真值相
等，且都为反相比例运放，得U0=-10Ui，表明输出电压与输入电压相位相反且成比例关系。
multisim仿真反相比例放大器的电路
multisim仿真反相比例放大器的电路反相比例放大器是一种常见的基本放大电路，它可以将输入信号的幅度放大，并且输出信号的相位与输入信号相反。
本文将使用Multisim软件来仿真反相比例放大器的电路。
让我们来了解一下反相比例放大器的原理。
反相比例放大器由一个差分放大器和一个负反馈电阻组成。
差分放大器由两个输入端口和一个输出端口组成。
输入信号通过负反馈电阻连接到差分放大器的负输入端口，而输出信号则从差分放大器的输出端口获取。
在Multisim中，我们可以使用操作符库中的元件来构建反相比例放大器的电路。
首先，从元件库中选择一个操作放大器，例如LM741。
将它拖放到工作区中。
接下来，我们需要添加两个电阻来构建差分放大器的输入电路。
选择一个合适的电阻元件，并将其连接到操作放大器的正输入端口和负输入端口。
然后，添加一个反馈电阻，将其连接到操作放大器的输出端口和负输入端口。
现在，我们已经搭建好了反相比例放大器的电路。
接下来，我们需要设置输入信号和测量输出信号。
在Multisim中，我们可以使用函数发生器来生成输入信号。
从元件库中选择一个函数发生器，并将其连接到操作放大器的正输入端口。
我们可以设置函数发生器的幅度和频率来模拟不同的输入信号。
例如，我们可以将幅度设置为1V，频率设置为1kHz。
然后，我们需要添加一个示波器来测量输出信号。
从元件库中选择一个示波器，并将其连接到操作放大器的输出端口。
现在，我们已经完成了反相比例放大器的电路搭建和设置。
我们可以点击运行按钮来开始仿真。
在仿真结果中，我们可以观察到输入信号和输出信号的波形。
输入信号的幅度和频率可以通过函数发生器进行调节。
输出信号的幅度将根据输入信号的幅度和反馈电阻的比例进行放大，并且相位将与输入信号相反。
通过调节反馈电阻的阻值，我们可以改变放大器的放大倍数。
较大的反馈电阻将导致较大的放大倍数，而较小的反馈电阻将导致较小的放大倍数。
在实际应用中，反相比例放大器被广泛应用于信号处理和放大电路中。
反相运算放大电路的仿真
实验一 反相运算放大电路的仿真姓名：谢朗 班级：电子信息工程112班 学号：7020911048 成绩：【实验目的】（1）熟悉并学会运用Multisim 软件，学会一些基本的仿真器件。
（2）学会运算放大器的工作原理，巩固运算放大器的知识。
【实验器材】（1）6只1K 电阻、1只10K 电阻、1只7.5K 电阻、1只20K 电阻。
（2）一个运算放大器、一个示波器、信号源（3）导线、1只1uF 电容【实验原理】一、理想运算放大器的基本特性（1） 开环增益A ud 等于无穷大。
（2） 输入阻抗无穷大。
（3） 输入阻抗等于0.（4） 带宽无穷大。
（5） v p =v n ,即虚短。
（6） i p =i n =0,即虚断。
二、反相比例放大电路1、基本电路电路如图所示，输入电压通过R1作用于运放的反相端，R2跨接在运放的输出端和反相端之间，同相端接地，由虚短和虚断的概念可知，通过R3的电流为零，所以反相输入端的电位接近于地电位，故称为虚地。
虚地的存在是反相放大电路在闭环工作状态下的重要特征。
2、反相端为虚地点，即v n =0，由虚断的概念可知，通过R1的电流等于通过R2的电流故有012i n nv v v v R R --=所以 R R v v A i u 120-== 上式表明，该电路的电压增益是电阻R1与R2的比值。
负号表明输出电压与输出电压相位相反。
3、输入电阻R iR i =R R v v i v i i i i 11== 三、反相积分电路电路假设电容器C 初始电压为0，根据虚断和虚短可知：010111I n I dt dt c c R dt RC v v v i v v -===-⎰⎰⎰上式表明，输出电压为输入电压对时间的积分，负号表示它们在相位上是相反的。
四、反相微分电路设t=0时，电容器的电压为0，当信号电压接入后，有101I In d C dtd R RCdt v i v v v i =-== 从而 0I d RC dt v v =-上式表明，输出电压正比于输入电压对时间的微商，负号表示它们在相位上是相反的。
反相比例运算放大电路反相运算放大电路的仿真
反相比例运算放大电路反相运算放大电路的仿真实验一反相运算放大电路的仿真姓名：谢朗班级：电子信息工程112班学号：7020911048 成绩：【实验目的】（1）熟悉并学会运用Multisim软件，学会一些基本的仿真器件。
（2）学会运算放大器的工作原理，巩固运算放大器的知识。
【实验器材】（1）6只1K电阻、1只10K电阻、1只7.5K电阻、1只20K电阻。
（2）一个运算放大器、一个示波器、信号源（3）导线、1只1uF电容【实验原理】一、理想运算放大器的基本特性（1）开环增益Aud等于无穷大。
（2）输入阻抗无穷大。
（3）输入阻抗等于0.（4）带宽无穷大。
（5）vp=vn,即虚短。
（6）ip=in=0,即虚断。
二、反相比例放大电路1、基本电路电路如图所示，输入电压通过R1作用于运放的反相端，R2跨接在运放的输出端和反相端之间，同相端接地，由虚短和虚断的概念可知，通过R3的电流为零，所以反相输入端的电位接近于地电位，故称为虚地。
虚地的存在是反相放大电路在闭环工作状态下的重要特征。
2、反相端为虚地点，即vn=0，由虚断的概念可知，通过R1的电流等于通过R2的电流故有-Ri1n=n-02R=- 所以Au=v0iR21上式表明，该电路的电压增益是电阻R1与R2的比值。
负号表明输出电压与输出电压相位相反。
3、输入电阻RiiR=iii=vRii=1R1三、反相积分电路电路假设电容器C初始电压为0，根据虚断和虚短可知：vn-v0=v01c⎰i1dt=I1c⎰RIdt=-1RC ⎰vdt上式表明，输出电压为输入电压对时间的积分，负号表示它们在相位上是相反的。
四、反相微分电路设t=0时，电/nEws/E0767C04712EEF3B.html容器的电压为0，当信号电压接入后，有i1=CdIdtdIdt vn-v0=从而i1R=RCdIdtv0=-RC上式表明，输出电压正比于输入电压对时间的微商，负号表示它们在相位上是相反的。
反相比例运算电路仿真分析
1 反相比例运算电路1.1 综述反相比例运算电路实际上是深度的电压并联负反馈电路。
在理想情况下，反相输入端的电位等于零，称为“虚地”。
因此加在集成运放输入端的共模电压很小。
输出电压与输入电压的幅值成正比，但相位相反，因此，电路实现了反相比例运算。
比例系数的数值决定于电阻RF与R1之比，而与集成运放内部各项参数无关。
只要RF 和R1的阻值比较准确和稳定，即可得到准确额比例运算关系。
比例系数的数值可以大于或等于1，也可以小于1。
由于引入了深度电压并联负反馈，因此电路的输入电阻不高，而输出电阻很低。
1.2 工作原理1.2.1 原理图说明图1.2.1.1 反相比例运算电路如图所示，输入电压V1经电阻R1接到集成运放的反相输入端，运放的同相输入端经电阻R2接地。
输出电压经反馈电阻RF引回到反相输入端。
集成运放的反相输入端和同相输入端，实际上是运放内部输入级两个差分对管的基极。
为使差分放大电路的参数保持对称，应使两个差分对管基极对地的电阻尽量一致，以免静态基流流过这两个电阻时，在运放输入端产生附加的偏差电压。
因此，通常选择R2的阻值为R2=R1∥RF经过分析可知，反相比例运算电路中反馈的组态是电压并联负反馈。
由于集成运放的开环差模增益很高，因此容易满足深度负反馈的条件，故可以认为集成运放工作在线性区。
所以，可以利用理想运放工作在线性区时“虚短”和“虚断”的特点来分析反相比例运算电路的输出输入关系。
由于“虚断”，U+=0 又因“虚短”，可得 U-=U+=0由于 I-=0 , 则由图可见 I I=I F即（U I-U-）/R1=(U—U0)/RF上式中U-=0,由此可求得反相比例运算电路的输出电压与输入电压的关系为U0=-RF·U I/R11.2.2 元件表1.3 仿真结果分析图1.3.1 仿真分析结果图由于输入电压为1V，所以根据公式可得输出电压为-1.997，符合理论。
2 音频功率放大器2.1 综述功率放大器，简称“功放”。
反相比例运算电路_
3、反相运算放大器的计算
Auf
uo ui
Rf R.1
Uo
Rf R1
Ui
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七、课后作业
例：电路如下图所示，已知 R1= 10 k ，Rf = 50 k 。
1、求： Auf ，若ui ＝0.2V，求 uo 。 (刚才例题已讲解）
2、若 R1不变，要求Auf为 – 10，则Rf 、 R2 应为 多少？
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例题讲解
例：电路如下图所示，已知 R1= 10 k ，Rf = 50 k 。
求：Auf ，若ui ＝0.2V，求 uo 。
if Rf
解：1. Auf = – Rf R1
ui i1 R1 i– – +
uo
+
R2 i+
= –50 10 = –5
2、 uo = Auf ui
反相比例运算电路
.
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集成运算放大器的分析
1、分析理想化运放的特点：
（1）输入电阻 ri→∞ （2）电压放大倍数Auf→∞ （3）输出电阻 ro→0
注意：无特殊说明， 今后我们分析的集成 运算放大器均为理想 运算放大器！
.
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二、集成运算放大器的分析
2、两条重要的规律
(2)两个输入端的电流约等于 0 即 i+= i– 0 ,称“虚断”
R1ui–– – ∞
uo
R2ui++ + +
.
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反相比例运算电路
1、电路组成 if Rf
ui i1R1 u– i– – +
集成运算放大器构成的反相比例运算电路
集成运算放大器构成的反相比例运算电路集成运算放大器（Operational Amplifier，简称OP-AMP）是一种重要的电子元件，广泛应用于各种电路中。
它具有高增益、高输入阻抗、低输出阻抗等特点，常用于信号放大、滤波、求和、积分、微分等运算。
本文将介绍一种由集成运算放大器构成的反相比例运算电路。
反相比例运算电路是一种基本的运算电路，它可以实现输入信号的放大和反向输出。
其基本原理是将输入信号经过集成运算放大器进行放大，然后通过负反馈的方式将输出信号反向输入放大器，从而实现反向输出。
具体电路图如下所示：（此处省略电路图）在这个电路中，集成运算放大器的反向输入端与输出端相连，形成了负反馈回路。
通过选择合适的电阻比例，可以实现输入信号的放大倍数。
当输入信号为正电压时，集成运算放大器的输出电压将会是负电压；当输入信号为负电压时，输出电压则会是正电压。
因此，这个电路具有反向输出的功能。
反相比例运算电路的放大倍数可以通过电阻的比例关系来确定。
具体而言，输入信号经过输入电阻R1进入集成运算放大器的反向输入端，而输出信号通过输出电阻R2反向输入放大器。
根据放大器的反馈原理，在稳态下，输入端的电压与输出端的电压相等。
因此，可以根据欧姆定律和电压分压原理得出以下公式：Vout = -Vin * (R2 / R1)其中，Vin表示输入信号的电压，Vout表示输出信号的电压。
通过调整电阻R1和R2的比例关系，可以改变输出信号的放大倍数。
当R2/R1的比值较大时，输出信号的放大倍数也会较大；反之，当R2/R1的比值较小时，输出信号的放大倍数也会较小。
因此，反相比例运算电路可以实现不同的放大倍数，具有较大的灵活性和可调性。
除了放大功能外，反相比例运算电路还可以实现信号的反向输出。
这是由于集成运算放大器的特殊工作方式决定的。
在集成运算放大器中，反向输入端的电压与非反向输入端的电压相等。
当输入信号为正电压时，反向输入端的电压将会比非反向输入端的电压高，从而使集成运算放大器的输出电压为负电压；反之，当输入信号为负电压时，反向输入端的电压将会比非反向输入端的电压低，从而使集成运算放大器的输出电压为正电压。
反相比例运算电路实验报告
反相比例运算电路实验报告反相比例运算电路实验报告引言：反相比例运算电路是一种常见的电路配置，广泛应用于电子工程中的信号处理、控制系统和测量仪器中。
本实验旨在通过实际搭建电路并进行测量，验证反相比例运算电路的工作原理和性能。
实验目的：1. 了解反相比例运算电路的基本原理和特性；2. 掌握搭建反相比例运算电路的方法；3. 熟悉使用示波器进行电路信号测量和分析。
实验器材：1. 功能发生器；2. 反相比例运算放大器；3. 电阻箱；4. 示波器；5. 连接线等。
实验步骤：1. 按照实验电路图搭建反相比例运算电路，将功能发生器的输出信号连接到反相输入端，将电阻箱与输出端连接，示波器连接到电阻箱两端，以便测量电路的输入输出信号波形。
2. 调节功能发生器的输出频率和幅度，记录不同输入信号下的输出信号波形和幅度。
3. 通过改变电阻箱的阻值，观察输出信号的变化，并记录相应的测量数据。
4. 分析实验数据，验证反相比例运算电路的工作原理和性能。
实验结果与分析：在实验过程中，我们得到了一系列的输入输出信号波形和幅度数据。
通过分析这些数据，我们可以得出以下结论：1. 反相比例运算电路可以将输入信号的幅度按比例放大，并取反输出。
2. 输入信号的幅度越大，输出信号的幅度也越大，但是输出信号的相位与输入信号相反。
3. 改变电阻箱的阻值可以改变输出信号的幅度，阻值越大，输出信号的幅度越小，反之亦然。
4. 反相比例运算电路具有良好的线性特性，在一定范围内，输入信号与输出信号之间存在着线性关系。
实验总结：通过本次实验，我们深入了解了反相比例运算电路的工作原理和特性。
实验结果验证了反相比例运算电路的线性放大和取反输出功能。
同时，我们还学会了使用示波器进行电路信号测量和分析，提高了实验技能。
反相比例运算电路的应用广泛，对于信号处理和控制系统设计有着重要意义。
在今后的学习和工作中，我们将进一步研究和应用反相比例运算电路，提高电子工程技术水平。
反相比例运算放大电路实验报告
反相比例运算放大电路实验报告实验名称：反相比例运算放大电路实验实验目的：1. 熟悉反相比例运算放大电路的原理与性质；2. 掌握反相比例运算放大电路的电路设计方法；3. 了解反相比例运算放大电路的实际应用。
实验内容：1. 接线连通反相比例运算放大电路；2. 测量电路的增益与输出波形；3. 调节电路参数，观察电路增益与输出波形的变化。
实验仪器：1. 反相比例运算放大器；2. 功能发生器；3. 示波器；4. 万用表。
实验原理：反相比例运算放大电路是运放反相输入端与输出端相连，通过改变反馈电阻的阻值，从而改变电路的放大倍数。
根据电路原理图，可以分别推导出电路的输入电阻、输出电阻以及放大倍数等参数，在实验中可用万用表进行测量实验验证。
实验步骤：1. 按照实验原理将反相比例运算放大电路接线连接好；2. 打开功能发生器，设置所需的频率波形和电压值；3. 打开示波器，将示波器的探头分别接在输出端和输入端；4. 使用万用表分别测量输入电阻、输出电阻和放大倍数等参数，记录测量结果；5. 调节反馈电阻的阻值，观察电路增益与输出波形的变化；6. 根据实验现象总结反相比例运算放大电路的特性。
实验数据记录：输入电压（V）输出电压（V）放大倍数0.2 -1.6 -80.4 -3.2 -80.5 -4.0 -80.6 -4.8 -80.8 -6.4 -81.0 -8.0 -8实验结果分析：实验数据表明反相比例运算放大电路具有较高的放大倍数，且其输入电阻较大，输出电阻较小，这些是反相比例运算放大电路应用广泛的原因之一。
调节反馈电阻的阻值可以改变电路的放大倍数，进而改变输出波形的幅度和形态，这为反相比例运算放大电路的应用提供了更多的灵活性和可行性。
实验结论：通过本次实验，可以总结出反相比例运算放大电路的特性，即具有较高的放大倍数，输入电阻较大，输出电阻较小，能够进行精确的功率放大和信号控制，广泛应用于电子电路中。
反相比例运算放大电路的电路设计方法要掌握好，调节反馈电阻的阻值可以改变电路的放大倍数，进而改变输出波形的幅度和形态，在实际应用中具有较强的适应性。
反相输入、同相输入、差分输入比例运算电路仿真分析
反相输入、同相输入、差分输入比例运算电路仿真分析成绩评定表I课程设计任务书II目录1 课程设计的目的与作用 ................................................................. (1)2 设计任务、及所用multisim软件环境介绍 ................................................................. .. (1)2.1 设计任务 ................................................................. ........................................................................ .. (1)2.2 multisim软件环境介绍 ................................................................. . (1)3 电路模型的建立 ................................................................. (2)3.1反向输入比例运算电路仿真电路 ................................................................. .. (2)3.2同向输入比例运算电路仿真电路 ................................................................. .. (3)3.3差分输入比例运算电路仿真电路 ................................................................. .. (4)4 理论分析及计算 ................................................................. (4)4.1反向输入比例运算电路理论分析及计算 ................................................................. .. (4)4.2同向输入比例运算电路理论分析及计算 ................................................................. .. (5)4.3差分输入比例运算电路理论分析及计算 ................................................................. .. (5)5仿真结果分析 ................................................................. ........................................................................ .. 65.1反向输入比例运算电路仿真结果分析 ................................................................. . (6)5.2同向输入比例运算电路仿真结果分析 ................................................................. . (7)5.3差分输入比例运算电路仿真结果分析 ................................................................. . (7)6 设计总结和体会 ................................................................. ....................................................... (8)7 参考文献 ................................................................. ....................................................... (9)III1课程设计的目的与作用(1)巩固所学的相关理论知识;(2)实践所掌握的电子制作技能;(3)会运用EDA工具对所作出的理论设计进行模拟仿真测试,进一步完善理论设计;(4)通过查阅手册和文献资料,熟悉常用电子器件的类型和特性,并掌握合理选用元器件的原则;(5)掌握模拟电路的安装\测量与调试的基本技能,熟悉电子仪器的正确使用方法,能力分析实验中出现的正常或不正常现象(或数据)独立解决调试中所发生的问题;(6)学会撰写课程设计报告;(7)培养实事求是,严谨的工作态度和严肃的工作作风;(8)完成一个实际的电子产品，提高分析问题、解决问题的能力。
同相比例和反相比例电路
同相比例和反相比例一、反相比例运算放大电路反相输入放大电路如图1所示，信号电压通过电阻R 1加至运放的反相输入端，输出电压v o 通过反馈电阻R f 反馈到运放的反相输入端，构成电压并联负反馈放大电路。
R ¢为平衡电阻应满足R ¢= R 1//R f 。
利用虚短和虚断的概念进行分析，v I=0，v N=0，i I =0，则即∴该电路实现反相比例运算。
反相放大电路有如下特点1．运放两个输入端电压相等并等于0，故没有共模输入信号，这样对运放的共模抑制比没有特殊要求。
2．v N= v P ，而v P=0，反相端N 没有真正接地，故称虚地点。
3．电路在深度负反馈条件下，电路的输入电阻为R 1，输出电阻近似为零。
二、同相比例运算电路图 1 反相比例运算电路同相输入放大电路如图1所示，信号电压通过电阻R S 加到运放的同相输入端，输出电压v o 通过电阻R 1和R f 反馈到运放的反相输入端，构成电压串联负反馈放大电路。
根据虚短、虚断的概念有v N= v P= v S ，i 1= if于是求得所以该电路实现同相比例运算。
同相比例运算电路的特点如下 1．输入电阻很高，输出电阻很低。
2．由于v N= v P= v S ，电路不存在虚地，且运放存在共模输入信号，因此要求运放有较高的共模抑制比。
三、加法运算电路图1所示为实现两个输入电压v S1、v S2的反相加法电路，该电路属于多输入的电压并联负反馈电路。
由于电路存在虚短，运放的净输入电压v I=0，反相端为虚地。
利用v I=0，v N=0和反相端输入电流i I=0的概念，则有或由此得出图 1 同相比例运算电路图 1 加法运算电路若R 1= R 2= R f ，则上式变为 –v O= v S1+ v S2式中负号为反相输入所致，若再接一级反相电路，可消去负号，实现符 合 常规的算术加法。
该加法电路可以推广到对多个信号求和。
从运放两端直流电阻平衡的要求出发，应取R ´=R 1//R2//R f 。
反相比例加法运算电路
反相比例加法运算电路
反相比例加法运算电路
1 简介
反相比例加法运算电路是一种数字电路，其作用是只用一个运算单元实现两个或多个输入变量之间的加减法运算。
它可以实现控制系统中各种变量的加减法运算。
2 工作原理
反相比例加法运算电路的核心部件是一个反相比例放大器，它由一个反相比例放大器电路和一个可调阻抗组成。
反相比例放大器电路是采用一个放大因子k（可以是常数，也可以是可调量）根据反相比例公式来放大一组输入信号的电路形式。
可调阻抗通过调节其内部电阻值来控制放大因子k。
反相比例加法运算电路通过将多个输入信号按照正和负的规律
连接反相比例放大器的输入极，使之首先在反相比例放大器内各自放大后再在可调阻抗中合成，最终得到输出。
3 应用
反相比例加法运算电路是控制系统中常用的一种数字电路，它广泛应用于航空航天、军工等行业，用于实现多变量之间的加减法运算、实时控制系统等功能。
如流量控制系统、温度控制系统等。
它还可以应用于自动温度控制、采集系统等。
- 1 -。
反相和同相比例运算电路
一、集成运放的线性应用
（一）反相和同相比例运算电路
1．反相比例运算电路
（1）绘制仿真反相比例运算电路
电路组成
实物图片如图所示（暂缺）
ห้องสมุดไป่ตู้
图4-7 反相比例运算电路
输入信号通过送到集成运放的反相输入端，输出信号经反馈至反相输入 端，同相端接地。
积件 4-1-3-1：同相、反相运算放大的仿真研究
2）推断输入输出关系： Au uO / uI 1 Rf / R1
积件 4-1-3-1：同相、反相运算放大的仿真研究
（3）结论 电压增益Au为正值，输出电压uo与ui输入同相，故称为同相比例 运算电路。 若取Rf= 0，则有Au= 1，uo=ui，则电路成为电压跟随器。
（图4-9 电压跟随器
积件 4-1-3-1：同相、反相运算放大的仿真研究
2．同相比例运算电路 （1）电路组成
实物图片如图所示（暂缺）
图4-8 同相比例运算电路
输入信号ui通过R2馈送到集成运放的同相输入端，输出信号uo经Rf反馈 至反相输入端。
（2）电压增益 1）仿真测试：输入信号= ，输出信号= ，
计算： Au uO / uI
（2）电压增益 1）仿真测试：输入信号= ，输出信号= ，
计算： Au uO / uI
2）推断输入输出关系：
Au uO / uI (iF Rf )/(iI RI ) Rf / RI
（3）结论 电压增益Au为负值，uo与ui反相，故称为反相比例运算电路。 Au的大小仅与R1和Rf有关，选取阻值稳定、精度高的电阻R1和Rf，是提 高电压增益精度的重要途径。 若取R1=Rf，则Au=1，即uo=-ui，则电路成为反相器。
反相比例运算电路仿真分析
1反相比例运算电路1.1 综述反相比例运算电路实际上是深度的电压并联负反馈电路。
在理想情况下，反相输入端的电位等于零，称为“虚地”。
因此加在集成运放输入端的共模电压很小。
输出电压与输入电压的幅值成正比，但相位相反，因此，电路实现了反相比例运算。
比例系数的数值决定于电阻RF与R1之比，而与集成运放内部各项参数无关。
只要RF 和R1的阻值比较准确和稳定，即可得到准确额比例运算关系。
比例系数的数值可以大于或等于1,也可以小于1。
由于引入了深度电压并联负反馈，因此电路的输入电阻不高，而输出电阻很低。
1.2 工作原理1.2.1 原理图说明图1.2.1.1 反相比例运算电路如图所示，输入电压V1经电阻R1接到集成运放的反相输入端，运放的同相输入端经电阻R2接地。
输出电压经反馈电阻RF引回到反相输入端。
集成运放的反相输入端和同相输入端，实际上是运放内部输入级两个差分对管的基极。
为使差分放大电路的参数保持对称，应使两个差分对管基极对地的电阻尽量一致，以免静态基流流过这两个电阻时，在运放输入端产生附加的偏差电压。
因此，通常选择R2的阻值为R2=R1// RF经过分析可知，反相比例运算电路中反馈的组态是电压并联负反馈。
由于集成运放的开环差模增益很高，因此容易满足深度负反馈的条件，故可以认为集成运放工作在线性区。
所以，可以利用理想运放工作在线性区时“虚短”和“虚断”的特点来分析反相 比例运算电路的输出输入关系。
由于“虚断”，U +=0又因“虚短”，可得 U -=U +=0由于I - = 0 ,则由图可见 I I =l F即 (U-U -) /R 仁(U — U 0)/RF上式中u=o,由此可求得反相比例运算电路的输出电压与输入电压的关系为U 0=-RF • U I /R1 1.2.2元件表1.3 仿真结果分析图1.3.1仿真分析结果图由于输入电压为1V,所以根据公式可得输出电压为-1.997，符合理论r窃 Multimeter-.,.2音频功率放大器2.1 综述功率放大器，简称“功放”。
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1 反相比例运算电路
1.1 综述
反相比例运算电路实际上是深度的电压并联负反馈电路。
在理想情况下，反相输入端的电位等于零，称为“虚地”。
因此加在集成运放输入端的共模电压很小。
输出电压与输入电压的幅值成正比，但相位相反，因此，电路实现了反相比例运算。
比例系数的数值决定于电阻RF与R1之比，而与集成运放内部各项参数无关。
只要RF 和R1的阻值比较准确和稳定，即可得到准确额比例运算关系。
比例系数的数值可以大于或等于1，也可以小于1。
由于引入了深度电压并联负反馈，因此电路的输入电阻不高，而输出电阻很低。
1.2 工作原理
1.2.1 原理图说明
图1.2.1.1 反相比例运算电路
如图所示，输入电压V1经电阻R1接到集成运放的反相输入端，运放的同相输入端经电阻R2接地。
输出电压经反馈电阻RF引回到反相输入端。
集成运放的反相输入端和同相输入端，实际上是运放内部输入级两个差分对管的基极。
为使差分放大电路的参数保持对称，应使两个差分对管基极对地的电阻尽量一致，以免静态基流流过这两个电阻时，在运放输入端产生附加的偏差电压。
因此，通常选择R2的阻值为R2=R1∥RF
经过分析可知，反相比例运算电路中反馈的组态是电压并联负反馈。
由于集成运放
的开环差模增益很高，因此容易满足深度负反馈的条件，故可以认为集成运放工作在线性区。
所以，可以利用理想运放工作在线性区时“虚短”和“虚断”的特点来分析反相比例运算电路的输出输入关系。
由于“虚断”，U
+=0 又因“虚短”，可得 U
-
=U
+
=0
由于 I
-=0 , 则由图可见 I
I
=I
F
即（U
I -U
-
）/R1=(U—U
)/RF
上式中U
-
=0,由此可求得反相比例运算电路的输出电压与输入电压的关系为
U 0=-RF·U
I
/R1
1.2.2 元件表
元件名称大小数量
集成运算放大器741 1
直流电源1V 1
电阻 6.8K 1
10K 1
20K 1
1.3 仿真结果分析
图1.3.1 仿真分析结果图
由于输入电压为1V，所以根据公式可得输出电压为-1.997，符合理论。
2 音频功率放大器
2.1 综述
功率放大器，简称“功放”。
很多情况下主机的额定输出功率不能胜任带动整个音响系统的任务，这时就要在主机和播放设备之间加装功率放大器来补充所需的功率缺口，而功率放大器在整个音响系统中起到了“组织、协调”的枢纽作用，在某种程度上主宰着整个系统能否提供良好的音质输出。
音频放大电路是典型应用电路，由一块TDA 2030和较少元件组成的音频放大电路、装置调整方便、性能指标好等突出的优点。
特别是集成块内部设计有完整的保护电路，能自我保护。
TDA2030是一块性能十分优良的功率放大集成电路，其主要特点是上升速率高、瞬态互调失真小，在目前流行的数十种功率放大集成电路中，规定瞬态互调失真指标的仅有包括TDA2030在内的几种。
我们知道，瞬态互调失真是决定放大器品质的重要因素，该集成功放的一个重要优点。
2.2 工作原理
2.2.1 原理图说明
图2.2.1.1 原理图
此电路图中，利用了TDA2030的反相输出来稳定输出，同时正反馈中来进行放大，并且利用了二极管VD1、VD2来单向导电，然后在输出端口利用一个电阻和电容的并联关系来选择输出。
另外元件数目也不是很多，操作实际可行。
在总体网络中，我使用的是桥式振荡电路的原理电路，这个电路由两部分构成，即放大电路和选频网络电路。
其中放大电路是有输入阻抗高和输出阻抗低的特点。
而选频网络同时兼作正反馈网络。
四臂电桥中，对角线顶点接到放大电路的两个输入端，桥式振荡电路的名称由此得来。
图2.1.1.2 桥式振荡电路
图2.3中所表示的RC 串并联选频网络具有选频作用，它的频率响应特征曲线具有明显的峰值。
由图2.3有：
1211*1Z R sC R sC Z R sC =+
=
+
反馈网络的反馈系数为
2
12
()()()
f V i V s Z F s V s Z Z =
=
+
2
13()sCR
sCR sCR =
++
就实际的频率而言，可用s j =ω替换，则得
222(1)3V j RC
F R C j RC
ω=
-ω+ω
故当01
RC
ω=
，则上式变为 0
01
3()
V F j =
ωω+-ωω
这就是说，当时，输出电压的幅值最大（当输入电压的幅值一定，而频率可调时），并且输出电压是输入电压的，同时输出电压与输入电压同相。
在输出端中放置一个电位器（滑动变阻器），以此来选择信号的输入大小，这样就可以避免在电路中因为信号的过强而导致的饱和失真。
因此在这里放置的一个滑动变阻器需要一个较大的阻值，以达到分压的目的，所以我们这里选择一个最大值为10K 的滑动变阻器。
在集成块TDA2030中正负输入端的两个电阻R1、R2，则是作为一个分压作用，以此对集成块进行电压信号的输入，和反馈中的反馈网络的一部分。
这样来进行工作。
在正负工作电压旁接一个电容来抵消工作电流对于电路中的而影响，体现了电容“隔直流，通交流”的特点。
这是由于它的阻抗是随电压频率变化所致，如其阻抗变化为：
1
C Z j C
=
ω 可以看出，其阻抗与频率成反比。
在R3构成的负反馈网络中，由于R3>>R2，故在这里是基本上的原样输出，没有进行缩小，因为在输入端口的那里，就已经进行了分压调试。
我们是做的是音频功率放大，则放大的倍数是我们所关心的，因而在R3与R4组成的负反馈的网络中，放大倍数为：
4
3
()()()o V i V s R F s V s R =
= 通常这种音频功率放大中，放大倍数为300-1000倍左右，为了保证音频的带宽，
我就选择较小的300倍，同时结合市面上常见电阻的阻值，故定
3680
R=Ω，
422
R k
=Ω。
本图中还有两个为了稳压的稳压二极管D1和D2，因它们在运算放大器的集成块上进行工作，故要求其工作电压在12V上下。
这样来确定他们最终是否能够正常工作。
在信号输入端口中，由一个为了隔离直流噪声的电容C1。
这个电容是工作在信号源旁，直接介入输入端，因而需要一个较高的击穿电压的电容，而且电容的取值不能太大，因而定为1uf
同样，在电容中，在工作电压V1和V2的旁边分别有一个旁置电容，这两个电容都是为了隔离直流电源的电流，为了增加它的效率，因而我的电容的容抗取值较小，都是0.1uf。
最后在输出端并联上一个电阻电容的串联，其中电阻是为了保证输出阻抗比较小，因而取值为，然后电容是为了隔离直流噪声信号，所以不需要太大的容抗，选择了。
还可以防止在输出端的自激振荡，以造成意外结果。
2.2.2元件表
2.3 仿真结果分析
在本电路图的软件仿真上，我使用的是Multisim 10.0的版本，进行了放大模拟分析，以正弦波信号源代替了音源，以一个电阻代替了喇叭。
图2.3.1仿真分析结果曲线
可以看出来，输入是100mV（最大值）的电压，经过功率放大之后得到的是3.2-3.3V（最大值）的输出电压。
300多倍的放大倍数可以满足我们的需求，并且同时也满足理论上的设计。
3 心得体会
这次模拟电子基础课程设计的学习，学到了很多关于模电理论方面和实践方面的知识，受益匪浅。
我对这门课程设计非常感兴趣。
不仅锻炼了自己的动手能力，也从一定程度上巩固了Multisim仿真软件的应用，亦加深了对模电功率放大器方面知识的理解。
期间我发现了很多问题，经过反复思考与分析，发现原来许多理论的功率放大器原理图都与实践有很大的区别，我耐心的一个个对原理图进行分析，最后我们确定了自己的合理的原理图，进行了分析和元件参数的一定程度的修改。
之后我们又对电路图进行了仿真。
完成这次课程设计我觉得收获很多，不但进一步掌握了模电的知识及一门专业仿真软件的基本操作，还提高了自己的设计能力及动手能力。
更多的是让我看清了自己，明白了凡事需要耐心，实践是检验真理的唯一标准。
理论知识的不足在这次实习中表现的很明显。
这将有助于我今后的学习，端正自己的学习态度，从而更加努力的学习。
4 参考文献
[1] 邱关源.电路原理（五版）。
北京:高等教育出版社,2006
[2] 曹丙霞.protel原理图设计。
北京:电子工业出版社,2007
[3] 周开利,邓春晖.MATLAB基础及应用教程。
北京:北京大学出版社，2007
[4] 张威.MATLAB6.0基础与编程与入门。
西安:西安电子科技大学出版社，2007
[5] 张智星.MATLAB程序设计与应用。
北京:清华大学出版社，2002。