反相输入、同相输入、差分输入比例运算电路仿真分析
6.1基本运算电路
1
t
(U
0.1m s
I
)dt
uO
(0.1ms)
5
(
t
0.1ms)
5
uo
(0.3
ms)
[
5 0.1ms
(0.3ms
0.1ms)ຫໍສະໝຸດ 5]V5V
正峰值未达运放的正饱和电压10V，所以仍正常线性积分．
例6.1.3 积分电路及输入波形如下，运放最大输出电压为10V， t =0 时电容电压为零，试画出输出电压波形。
二、变跨导模拟乘法器的基本工作原理
用压控电流源代 替了差分放大电 路中的恒流源。
二、变跨导模拟乘法器的基本工作原理
当 uY >> uBE3 时，iC3≈uY/RE
V1、V2管的跨导
gm
I E1 UT
iC3 2U T
uY
2REU T
uO
β
RC rbe
uX
gm RCuX
KuX uY
K RC
当rbIeC1、rbI'uCe Y2较有小限/时制g，m：必须为正且应较2R大EU。T
6.1.2 加减运算电路
一、求和运算电路
1. 反相求和运算电路
平衡电阻
R3 =R1 // R2 // RF
电路特点： 输入信号均加至运放反相端
分析：
根据“虚短”“虚断”，可得
un up 0
if i1 + i2
故得
uo ui1 ui2 RF R1 R2
uo
RF
(
ui1 R1
ui2 R2
)
优点：调节方便。
特点：1. 信号加至反相端，反相放大或缩小电压信号。
2. un up 0，运放输入端虚地。 uic 0 ，故对 KCMR 的要求低。这两点也是所有反相运算电路的特点。
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。
只要和R1的阻值比较准RF 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—U0)/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U0=-RF • U I/R11.2.2元件表元件名称大小数量集成运算放大器7411直流电源1V1电阻 6.8K110K120K1 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音频功率放大器综述功率放大器，简称“功放”。
反向比例运算电路和同向比例运算电路
反向比例运算电路和同向比例运算电路示例文章篇一：《有趣的反向比例运算电路和同向比例运算电路》嘿，你知道吗？在电子电路的世界里，有两种超级有趣又特别重要的电路，那就是反向比例运算电路和同向比例运算电路。
我先来说说反向比例运算电路吧。
想象一下，电路就像一个小王国，里面的元件们就像一个个小居民，都有自己独特的任务呢。
反向比例运算电路里，有一个非常关键的角色，那就是运算放大器。
这个运算放大器呀，就像一个超级智能的小管家。
它有两个输入端，一个叫同相输入端，一个叫反相输入端。
在反向比例运算电路里呢，输入信号是加在反相输入端的。
我和我的小伙伴们在实验室里第一次接触到这个电路的时候，可有趣啦。
我的小伙伴小明就特别好奇地问老师：“老师，这个电路为什么叫反向比例运算电路呀？”老师笑着说：“你们看，当输入信号变大的时候，输出信号可是朝着相反的方向变化哦，就像你想要往前走，它却拉着你往后退一样。
而且呢，这个输出信号和输入信号之间存在着一定的比例关系。
”我们都似懂非懂地点点头。
那这个比例是怎么来的呢？这里面就涉及到电路里的其他元件啦，比如说电阻。
电阻就像一个个小门卫，控制着电流的大小。
不同大小的电阻组合在一起，就决定了这个反向比例的数值。
我当时就想啊，这就好比在一场比赛里，每个运动员（电阻）的能力不同，他们组合起来就会对比赛结果（比例关系）产生不同的影响。
再来说同向比例运算电路。
这个电路和反向比例运算电路有点像，但又有很大的不同。
同向比例运算电路的输入信号是加在同相输入端的。
这就好像在一个队伍里，原本在反向比例运算电路里站在反相输入端这个位置的人，现在跑到了同相输入端这个新的位置。
我记得我在做实验的时候，为了搞清楚同向比例运算电路的特点，我特别认真地观察着示波器上的波形。
我的另一个小伙伴小红在旁边说：“这同向比例运算电路的输出和输入感觉就像好朋友一样，总是朝着相同的方向变化呢。
”我也觉得是这样。
当输入信号升高一点，输出信号也跟着升高一点，就像两个手拉手一起往上跳的小伙伴。
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。
常用运算放大器16个基本运算电路
5. 微分运算电路
微分运算电路如图 5 所示，
XFG1
R2 15kΩ
C2
22nF
V3
R1
C1
4
12 V
2
1kΩ
22nF
U1A
1
3
T L082CD
8
V2 12 V
XSC1
A +_
B +_
Ext Trig +
_
图5
电路的输出电压为 uo 为：
uo = −R2C1 dui dt
式中， R2C1 为微分电路的时间常数。若选用集成运放的最大输出电压为UOM ,
式中，Auf = 1+ RF / R1 为同相比例放大电路的电压增益。同样要求 Auf 必须小于 3， 电路才能稳定工作，当 f = fo 时，带通滤波器具有最大电压增益 Auo ，其值为：
Auo = Auf / (3 − Auf )
10. 二阶带阻滤波电路
二阶带阻滤波电路如图 10 所示，
C1
1nF R1
_
图 15 全波整流电路是一种对交流整流的电路，能够把交流转换成单一方向电 流，最少由两个整流器合并而成，一个负责正方向，一个负责负方向，最典 型的全波整流电路是由四个二极管组成的整流桥，一般用于电源的整流。 全波整流输出电压的直流成分（较半波）增大，脉动程度减小，但变压器需 要中心抽头、制造麻烦，整流二极管需承受的反向电压高，故一般适用于要 求输出电压不太高的场合。
R1 10kΩ
4 2
12 V
U1A 1
3
8 TL082CD
R3 9kΩ
V2 12 V
D2 1N4148
XSC1
A +_
同相比例运算电路和反相比例运算电路
“同相比例运算电路和反相比例运算电路”文章一、引言在电路设计和应用中，同相比例运算电路和反相比例运算电路是十分重要的。
它们在信号处理、传感器接口等领域有着广泛的应用。
本文将就同相比例运算电路和反相比例运算电路进行深入探讨，从基本概念到具体设计原理，为读者提供全面的理解和应用指导。
二、同相比例运算电路的基本概念同相比例运算电路是一种电子电路，它能够将输入信号与一个固定的比例相乘，输出一个符合该比例的信号。
在同相比例运算电路中，输入信号和反馈电压处在同相位。
这种电路常用于放大、滤波和自动控制系统中，能够稳定地放大输入信号，使得输出信号与输入信号成比例。
在同相比例运算电路中，使用了运放来实现信号放大和控制。
通常情况下，同相比例运算电路的电路结构相对简单，设计相对容易。
然而，要构建一个高性能、稳定的同相比例运算电路，仍然需要对电路参数进行合理选择和优化。
三、同相比例运算电路的设计原理同相比例运算电路的设计原理主要包括运放、反馈电阻和输入信号等关键因素。
1. 运放的选择：选择合适的运放对于同相比例运算电路至关重要。
常用的运放有理想运放和实际运放两种，每种运放都有其适用的范围和性能特点。
在设计同相比例运算电路时，需要根据实际应用需求选择合适的运放。
2. 反馈电阻的选择：反馈电阻决定了同相比例运算电路的放大倍数。
通过合理选择反馈电阻，可以实现不同的放大倍数，满足不同的应用需求。
反馈电阻的稳定性和温度特性也需要考虑在内。
3. 输入信号的处理：输入信号的幅度和频率范围也是影响同相比例运算电路设计的重要因素。
对于不同幅度和频率的输入信号，需要进行合适的处理和滤波，以保证同相比例运算电路的稳定性和性能。
同相比例运算电路设计的关键在于综合考虑这些因素，通过合理的电路参数选择和设计，实现期望的电路功能和性能。
四、反相比例运算电路的基本概念反相比例运算电路与同相比例运算电路相似，都是一种能够进行输入信号放大的电路。
与同相比例运算电路不同的是，反相比例运算电路中输入信号和反馈电压处于反相位。
实验八 心电放大电路分析与仿真
《模拟电子技术》教案实验八心电放大电路分析与仿真【教学主要内容】心电放大电路分析与仿真【教学目的与要求】1、分析并仿真心电放大电路；2、爱护工具、器材、整理、清洁、习惯与素养。
【教学重点与难点】重点：1、运算放大器的性能特点及理想运算放大器的特点；2、同相和反相比例运算电路的电路组成和比例运算关系；难点：1、用multisim软件对电路进行仿真实验；2、同相和反相比例运算电路的电路组成和比例运算关系；3、运算放大器的性能特点及理想运算放大器的特点。
【教学准备】机房、教案、授课计划、教学大纲等【教学后记】【复习旧课】（5分钟）1、整理课堂秩序【引入新课及讲授新课】（65分钟）1、人体心电信号的特点：1）、信号具有近场检测的特点，离开人体表微小的距离，就基本上检测不到信号。
2）、心电信号通常比较微弱，至多为mV量级。
3）、属于低频信号，且能量主要在几百赫兹以下。
4）、干扰特别强。
5）、干扰信号与心电信号本身频带重叠。
2、采集电路的设计要求1）、信号放大时必备环节，而且应将信号提至A/D输入口的幅度要求，即至少为V 的量级。
2）、应尽量削弱工频干扰等影响。
3）、应考虑因呼吸等引起的基线漂移问题。
4）、信号频率不高，通频带通常是满足要求的，但应考虑输入阻抗、线性、低噪声等因素。
一、实验步骤1 采集电路设计分析过程1．1 前级放大电路设计由于人体心电信号的特点，加上背景噪声较强，采集信号时电极与皮肤间的阻抗大且变化范围也较大，这就对前级(第一级)放大电路提出了较高的要求，即要求前级放大电路应满足以下要求：高输入阻抗；高共模抑制比；低噪声、低漂移、非线性度小；合适的频带和动态范围。
为此，选用Analog公司的仪用放大器AD620作为前级放大(预放)。
AD620的核心是三运放电路(相当于集成了三个OP07运放)，其内部结构如图1所示。
该放大器有较高的共模抑制比(CMRR)，温度稳定性好，放大频带宽，噪声系数小且具有调节方便的特点，是生物医学信号放大的理想选择。
模电课程设计报告反相、同相、差分比例运算电路
目录1 课程设计的目的与作用 (1)2 设计任务 (1)2.1反相输入比例运算电路仿真分析 (1)2.2同相输入比例运算电路仿真分析 (1)2.3差分输入比例运算电路仿真分析 (1)3 建模过程 (1)4仿真过程计划 (2)4.1设计电路 (2)4.2搭建电路 (3)4.3计算直流下理论值 (3)4.4验证性测量并对照分析 (4)4.5交流验证 (4)5 仿真结果分析 (5)5.1反相输入比例放大电路 (5)5.1.1直流验证 (5)5.1.2交流验证 (6)5.2同相输入比例放大电路 (7)5.2.1直流验证 (7)5.2.2交流验证 (8)5.3差分输入比例放大电路 (9)5.3.2直流验证 (9)5.3.3交流验证 (10)6 设计总结 (11)7 参考文献 (12)I1 课程设计的目的与作用课程设计是通过教师提出有拓展性的任务，及科学的时间安排好考核机制，帮助学生主动巩固基础理论知识，并将理论知识落实到实践中，给学生在实践中更好地学习理论知识的机会的一种考试方式。
本次课程设计的目的在于督促学生在学期末主动巩固模电基础知识的学习，要求学生能熟练使用各元件的应用，掌握Multisim的使用方法，并锻炼学生的电子制作动手能力。
2 设计任务2.1反相输入比例运算电路仿真分析在Multisim中构造反相输入比例电路，针对各元件不同参数情况用虚拟表分别测出电路的输入输出关系并结合运算结果加以分析。
2.2同相输入比例运算电路仿真分析在Multisim中构造同相输入比例电路，针对各元件不同参数情况用虚拟表分别测出电路的输入输出关系并结合运算结果加以分析。
2.3差分输入比例运算电路仿真分析在Multisim中构造差分输入比例电路，针对各元件不同参数情况用虚拟表分别测出电路的输入输出关系并结合运算结果加以分析。
3 建模过程比例运算电路的输出电压和输入电压之间存在比例关系，即可以实现比例运算。
根据输入信号接法的不同，通常分为三种基本形式：同乡比例电路，反相比例电路，差分比例12电路。
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。
反相比例放大电路
集成运算放大器按照输入方式可以分为同相、反相、差分三种接法，按照输入电压
与输出电压的运算关系可以分为比例、加法、减法、积分、微分等，输入方式和运算关系组合起来，可以构成各种运算放大器。
1. 反相接法
（1）反相比例放大电路（图3.8a.1）的输入信号从运算放大器的反相输入端引入，输
出信号与输入信号反相，并按比例放大为
式中A0为运算放大器的开环电压放大倍数，rid为差模输入电阻。
在开环电压放大倍数及差模输入电阻极大的条件下，可把运算放大器看作是理想的，则上式可以简化为
电压放大倍数
集成运算放大器的输入级是由差动放大电路组成，它要求反相和同相输入端的外电阻相
等，因此要在同相输入端接入平衡电阻
图3.8a.1 反相比例放大电路。
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 。
同相输入比例运算电路
同相输入比例运算电路同相输入比例运算电路是一种基础的电路结构，在电子电路中应用十分广泛。
本文将介绍同相输入比例运算电路的工作原理、性能特点、应用场景以及基本设计方法，以期为读者提供有指导意义的知识。
同相输入比例运算电路是一种基本的运算放大器电路，其原理可以简单地理解为：电路的两个输入端口输入的信号相同，并在放大器中经过不同增益的调节，最后输出差分信号。
因此，同相输入比例运算电路通常需要至少一个精密电阻结构作为调节放大倍数的元器件。
常见的同相输入比例运算电路有著名的反相输入比例运算电路，该电路具有两个输入端口，一个输出端口以及一个共用端口。
当两个输入端口的电压不同，放大器就会根据两个输入端口间的电势差产生一个差分电压，并放大输出。
反相输入比例运算电路的特点是输入端口之间的信号和输出端口之间的信号呈相反的关系。
同相输入比例运算电路具有以下性能特点：一、输出端口有较高的放大倍数和增益。
同相输入比例运算电路可以通过调整输入电位器和控制参数来获得不同的放大倍数和增益，将输入信号放大到需要的程度。
二、信噪比较高。
同相输入比例运算电路的输入两个端口是相同的电路，信号在运输过程中能够互相抵消杂散噪声，从而提高了信噪比。
三、在稳定性方面优于反相输入比例运算电路。
同相输入比例运算电路有一个明显的好处，即可以自我校正。
在运行中，由于两个输入端口相同，因此可以通过自校正来避免输出端口中的误差信号。
四、测量范围相对较窄。
由于同相输入比例运算电路的输入信号具有相同的极性，并且输入端口之间的电势差非常小，因此不能处理超过供电电压的输入信号。
需要进行信号必要的前置处理，才能满足更广泛的应用需求。
同相输入比例运算电路广泛应用于电子电路中，例如：功率放大器、编码器、调制解调器等。
其中一种常见的应用场景是在积分环路中，将两个输入信号相加，以获取积分之后的输出信号。
此外，同相输入比例运算电路还可用于信号放大器、比较器、信号隔离器、过零器等各种电子电路，以满足各种应用需求。
反相比例运算电路实验报告
反相比例运算电路实验报告一、实验目的1、掌握反相比例运算电路的工作原理。
2、学会使用实验仪器对电路进行测试和分析。
3、深入理解反相比例运算放大器的性能特点。
二、实验原理反相比例运算电路是一种基本的模拟运算电路，其输入信号通过电阻 R1 加到运算放大器的反相输入端，反馈电阻 Rf 连接在输出端和反相输入端之间。
根据运算放大器的“虚短”和“虚断”特性，可得输出电压Uo 与输入电压 Ui 的关系为：Uo ＝（Rf ／ R1）× Ui 。
其中，（Rf ／R1）称为反相比例系数。
三、实验仪器与设备1、数字示波器2、函数信号发生器3、直流电源4、万用表5、面包板6、运算放大器芯片（如 741 等）7、电阻（若干，阻值根据实验要求选取）四、实验内容与步骤1、按照电路图在面包板上搭建反相比例运算电路。
选择合适的电阻值，例如 R1 ＝10kΩ，Rf ＝100kΩ。
2、连接函数信号发生器，将其输出的正弦波信号作为输入信号 Ui ，调节信号的频率和幅度。
3、使用示波器同时观测输入信号 Ui 和输出信号 Uo 的波形，记录其幅度和相位关系。
4、改变输入信号的频率和幅度，观察输出信号的变化情况。
5、用万用表测量输入电阻和输出电阻，并与理论值进行比较。
五、实验数据记录与分析1、输入信号频率为 1kHz ，幅度为 1V 时，输出信号的幅度约为－10V ，相位与输入信号相差 180°，与理论计算相符。
2、当输入信号频率升高到 10kHz 时，输出信号的幅度略有下降，可能是由于电路中的寄生电容和电感等因素的影响。
3、改变输入信号的幅度，输出信号的幅度也相应地按照反相比例系数变化。
通过测量输入电阻和输出电阻，发现实际值与理论值存在一定的误差，这可能是由于电阻的实际阻值存在偏差以及测量误差等原因造成的。
六、实验中遇到的问题及解决方法1、最初搭建电路时，输出信号出现了明显的失真。
经过检查，发现是由于接线不牢固，导致接触不良。
基本运算电路比例积分微分
第一节基本运算电路一、比例运算电路比例运算电路有反相输入、同相输入和差动输入三种基本形式。
1．反相比例运算电路·平衡电阻――使两个差分对管基极对地的电阻一致，故R2的阻值为R 2＝R1//RF反相比例运算电路·虚地概念运放的反相输入端电位约等于零，如同接地一样。
“虚地”是反相比例运算电路的一个重要特点。
可求得反相比例运算放大电路的输出电压与输入电压的关系为反相比例运算电路的输入电阻：由于反相输入端为“虚地”，显然电路的输入电阻为 Ri ＝R1。
反相比例运算电路有如下几个特点：①输出电压与输入电压反相，且与RF 与R1的比值成正比，与运放内部各项参数无关。
当R F ＝R1时，uO＝－uI，称为反相器。
②输入电阻Ri＝R1，只决定于R1，一般情况下反相比例运算电路的输入电阻比较低。
③由于同相输入端接地，反相输入端为“虚地”，因此反相比例运算电路没有共模输入信号，故对运放的共模抑制比要求相对比较低。
2．同相比例运算电路利用“虚短”和“虚断”，可得输出电压与输入电压的关系为同相比例运算电路有如下几个特点：①输出电压与输入电压同相，且与RF 与R1的比值成正比，电压放大倍数当R f ＝∞或R1＝0时，则uO＝uI。
这种电路的输出电压与输入电压幅度相等、相位相同，称为电压跟随器，又称为同相跟随器。
②同相比例运算电路的输入电阻很高。
由于电路存在很深的负反馈实际的输入电阻要比Rid高很多倍。
③同相比例运算电路由于u＋＝u－而u＋＝uI，因此同相比例运算电路输入端本身加有共模输入电压uIC ＝uI。
故对运放的共模抑制比相对要求高。
无论是反相比例运算电路还是同相比例运算电路由于引入的是电压负反馈（详细分析见第七章），所以输出电阻Ro很低。
3．差分比例运算电路利用“虚短”和“虚断”，即i＋＝i－＝0、u＋＝u－，应用叠加定理可求得当满足条件R1＝R2、RF＝R3时，电路的输出电压与两个输入电压之差成正比，实现了差分比例运算。
集成运算放大器的三种输入组态
பைடு நூலகம்观题
10分
图示电路中运放为理想器件，试求输出电压 UO的值，并估算平衡电阻RP的阻值。
RF 5kΩ R1 2kΩ 2V R2 2kΩ R3 1kΩ RP ¥
+ UO －
作答
2.2.3 差分输入组态
当两个信号分别从两个输入端输入时， 构成差分输入组态，如图2.2.9所示。
主菜单
开
始 回
图2.2.7 为电压传输特性。
2.2.2 同相输入组态 当比例系数（1+R F／R 1）中，R F=0 或R 1=∞时，即R F ／R 1=0时, u o=u i； 电路称为电压跟随器。如图2.2.5所示。
2.2.2 同相输入组态
同相输入与反相输入组态相比较电路 特点有：
①同相输入比反相输入组态输入电阻 大；对放大有利。
' R R '' F uo (1 F ) ui 2 ' R1 R2 RF
u i1与u i2共同作用：
主菜单
开 始 回
uo u u
' o
退 前 进 最 后 返
'' o
回 作 ？业
退
出
2.2.3 差分输入组态
为了保证集成运算放大器两个输入端对 地的电阻平衡，同时为了避免降低共模抑 制比，在图2.2.9电路中通常要求：
R4 2R2 uo (1 ) (us1 us 2 ) R3 R1
R1 R2
代入上式得：
RF R
' F
RF uo (ui 2 ui1 ) R1
2.2.3 差分输入组态
图2.2.10是一个性能比较优越的差分放大 电路，常用于仪表放大器。
比例求和运算电路
实验八 比例求和运算电路—、实验目的1、掌握用集成运算放大器组成比例、求和电路的特点及性能。
2、学会上述电路的测试和分析方法。
二、实验原理1、比例运算放大电路包括反相比例，同相比例运算电路，是其他各种运算电路的基础，我们在此把它们的公式列出：反相比例放大器 10R R V V A Fi f -== 1R r if =同相比例放大器 101R R V V A Fi f +== ()id Od r F A r +=1式中Od A 为开环电压放大倍数FR R R F +=11id r 为差模输入电阻当0=F R 或∞=1R 时，0=f A 这种电路称为电压跟随器2、求和电路的输出量反映多个模拟输入量相加的结果，用运算实现求和运算时，可以采用反相输入方式，也可以采用同相输入或双端输入的方式，下面列出他们的计算公式。
反相求和电路 22110i Fi F V R R V R R V •+•-=若 21i i V V = ，则 ()210i i FV V RR V +=双端输入求和电路 ⎪⎭⎫ ⎝⎛-'=∑∑21120i i F V R R V R R R R V式中：F R R R //1=∑ 32//R R R ='∑三、实验仪器 l 、数字万用表 2、示波器 3、信号发生器4、集成运算放大电路模块四、预习要求1、计算表8-l 中的V 0和A f2、估算表8-3的理论值3、估算表8-4、表8-5中的理论值4、计算表8-6中的V0值5、计算表8-7中的V0值五、实验内容1、电压跟随器实验电路如图8-l所示.图8-l电压跟随器按表8-l内容实验并测量记录。
Vi（V）-20V（V）RL=∞RL= 5K14,962、反相比例放大器实验电路如图8-2所示。
图8-2反相比例放大器(l) 按表8-2内容实验并测量记录.直流输入电压Ui（mV）301003009803000输出电压U理论估算（mV）实测值（mV）10800误差(2) 按表8-3要求实验并测量记录.表测试条件理论估算值实测值ΔURL开路，直流输入信号Ui由0变为800mVΔUABΔUR2ΔUR1ΔUOLUi=800mVRL由开路变为5K1(3) 测量图8-2电路的上限截止频率。
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成绩评定表
课程设计任务书
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 (6)
5.1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)
1 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。
2 设计任务、及所用multisim软件环境介绍
2.1 设计任务
（1）反向输入比例运算电路仿真分析
（2）同向输入比例运算电路仿真分析
（3）差分输入比例运算电路仿真分析
2.2 multisim软件环境介绍
NI Multisim软件是一个专门用于电子电路仿真与设计的EDA工具软件。
作为Windows 下运行的个人桌面电子设计工具，NI Multisim 是一个完整的集成化设计环境。
NI Multisim计算机仿真与虚拟仪器技术可以很好地解决理论教学与实际动手实验相脱节的这一问题。
学员可以很方便地把刚刚学到的理论知识用计算机仿真真实的再现出来，并且可以用虚拟仪器技术创造出真正属于自己的仪表。
NI Multisim软件绝对是电子学教学的首选软件工具。
图2.2Multisim软件窗口图
3 电路模型的建立
3.1反向输入比例运算电路仿真电路
反向输入端接一个 10kΩ的电阻R1，然后连接电源U I，正向输入端连接一个6.8kΩ的电阻R2，然后接地。
在反向输入端与输出端之间还接有一个20kΩ的R F，且测量输出端电压U O。
图3.1反向输入比例运算电路
3.2同向输入比例运算电路仿真电路
反向输入端接一个10kΩ的电阻R1，然后接地，同向输入端接一个6.8kΩ电阻R2，然后连接电源U I。
在反向输入端与输出端间接一个20kΩ的电阻R F，且测量输出端电压U O。
图3.2同向输入比例运算电路
3.3差分输入比例运算电路仿真电路
反向输入端接一个10kΩ电阻R1，然后连接电源U I1然后接地，且与输出端间再接一个20kΩ的电阻R F。
同向输入端接一个20kΩ电阻R3，然后接地，再接一个10kΩ电阻R2，接电源U I2然后接地。
且测量输出端电压U O。
图3.3差分输入比例运算电路
4 理论分析及计算
4.1反向输入比例运算电路理论分析及计算
反向比例运算电路中反馈的组态时电压并联负反馈。
由于集成运放的开环差模增益很高，因此容易满足深负反馈的条件，故可以认为集成运放工作区在线性区。
所以，可以利用理想运放工作在线性区时“虚短”和“虚断”的特点来分析反向比例运算电路的输入输出关系。
在图3.1.1中，由于“虚断”，故i+= 0,即R2上没有压降，则u+= 0。
又因“虚短”，可得
u+= u−= 0
上式说明在反向比例运算电路中，集成运放的反向输入端与同向输入端两点电位不仅相等，而且均等于零，如同该两点接地一样，这种现象称为“虚地”。
“虚地”时方向比例运放电
路的一个重要特点。
由于i−= 0，则由图可见
i I= i F 即
u I−u−R1=
u−−u O
R F
上式中u−= 0，由此可得反向比例运算电路的输出电压与输入电压的关系为
u O=−R F R1
u I
下面分析反向比例运算电路的输入电阻。
因为反向输入端“虚地”，显而易见，电路的输入电阻为
R i=R1
4.2同向输入比例运算电路理论分析及计算
同向比例运算电路中反馈的组态为电压串联负反馈，同样可以利理想运放工作在线性区时的连个特点来分析输出输入关系。
在图3.2.1中，根据“虚短”和“虚断”的特点可知，i−=i+=0,故
u−=
R1
R1+R F
u O
而且
u−=u+=u I
由以上二式可得
R1
R1+R F
u O=u I 则同向比例运算电路的输出输入关系为
u O=(1+R F
R1
)u I
由于引入了电压串联负反馈，因此能够提高输入电阻，而且提高的程度与反馈深度有关。
在理想运放条件下，课认为同向比例运算电路的输入电阻R i→∞。
4.3差分输入比例运算电路理论分析及计算
在理想条件下，有由于“虚断”，i+=i−=0，利用叠加定理可求得反向输入端的点位为
u−=
R F
R1+R F
u I1+
R1
R1+R F
u O
而同向输入端的点位为
u+=
R‘
R2+R’
u I2
因为“虚短”，即u−=u+，所以
R F R1+R F u I1+
R1
R1+R F
u O=
R‘
R2+R’
u I2
当满足条件R1=R2，R F=R‘时，整理上式，可得差分比例运算电路的输出输入关系为
u O=−R F
R1
(u I1−u I2)
在电路元件参数对称的条件下，差分比例运算电路的差模输入电阻为
R i=2R1
5仿真结果分析
5.1反向输入比例运算电路仿真结果分析
根据“虚短”和“虚断”的特点可得
i+= 0，u+= 0，u+= u−= 0
i−= 0，i I= i F，u I−u−
R1
= u−−u O
R F
由此可得
u O=−R F R1
u I
代入数据得
u O=−2V 因此输出电压为-2V。
虚拟仪表所测数据如图5.1.1所示：
图5.1仿真电路电压表读数图
5.2同向输入比例运算电路仿真结果分析
根据“虚短”和“虚断”的特点可得
i−=i+=0
所以可得
u−=
R1
R1+R F
u O
且
u−=u+=u I
由上可得
R1
R1+R F
u O=u I 整理可得
u O=(1+R F
R1
)u I
代入数据可得
u O=3V
因此输出电压为3V。
虚拟仪表所测数据如图所示：
图5.2仿真电路电压表读数图
5.3差分输入比例运算电路仿真结果分析根据“虚短”和“虚断”的特点可得
i+=i−=0，u−=u+可得
u−=
R F
R1+R F
u I1+
R1
R1+R F
u O u+=
R‘
R2+R’
u I2
R F R1+R F u I1+
R1
R1+R F
u O=
R‘
R2+R’
u I2
整理可得
u O=−R F
R1
(u I1−u I2)
代入数据得
u O=2V
因此输出电压为2V。
虚拟仪表所测数据如图所示：
图5.3仿真电路电压表读数图
6 设计总结和体会
在做完课程设计之后，我对课本上的基础知识了解的更加透彻了,也对Multisim软件有了初步的认识和运用,同时,对反相输入、同相输入、差分输入比例运算电路有了进一步的了解,对知识点有了更深的掌握。
同时在课设中我也明白了多看书的重要性，一切的知识尽在书中。
通过仔细的阅读，才能将所学的知识融会贯通。
7 参考文献
[1] 清华大学电子学教研组编 . 杨素行主编 . 模拟电子技术基础简明教程 . 3版 .北京：
高等教育出版社，2006
[2] 郑步生、吴渭，Mulisim2001电路设计及仿真入门与应用（M），北京电子工业出版社，
2002。