用运算放大器组成万用表的设计 实验仿真
用运算放大器设计万用表(论文)
用运算放大器组成万用表摘要 (2)Abstract (3)一引言 (4)1.1 万用表的结构 (4)1.2 万用表的几个重要参数 (4)1.3 万用表特性说明 (5)二目的与意义 (6)2.1目的与意义 (6)2.2设计要求 (6)三基本原理 (6)3.1 运算放大器的工作原理 (6)3.2运算放大器调零电路原理 (8)3.3万用表工作原理及参考电路 (8)3.3.1直流电压表 (9)3.3.2直流电流表 (9)3.3.3 交流电压表 (10)3.3.4 交流电流表 (11)3.3.5 欧姆表 (11)四电压表的电路设计 (12)4.1总电路图 (13)4.2直流电流的测量结果及其电路图（A=1,B=0）： (13)4.3 交流电流的测量结果及其电路图（A=0，B=0）： (14)4.4 直流电压的测量结果及其电路图（A=1，B=1）： (15)4.5 交流电压的测量结果及其电路图（A=0，B=1）： (15)4.6欧姆表调试记录： (16)4.7以下是独立的几个图，分别是交流电压图、直流电压图、直流电流图和交流电流图 (17)五注意事项 (17)六心得体会 (18)七参考文献 (18)致 (19)摘要万用电表简称万用表或三用表，在国家标准中称作复用表。
万用电表实际上是一种可以进行多种项目测量的便携式仪器，主要用于测量电压、电流、电阻。
另外可粗略判断电容器、晶体三极管及二极管、集成电路等元器件的性能好坏。
在测量中，万用电表的接入因不影响被测电路原来的工作状态，这就要求电压表应具有无穷大的输入电阻，电流表的阻应为零。
但实际上，万用电表表头的可动线圈总有一定的电阻，例如100uA的表头，其阻约为1 K ，用它进行测量时将会影响被测量，会引起误差。
此外，交流电表中整流二极管的压降和非线性特性也会产生误差。
如果在万用电表中使用运算放大器，就能大大降低这些误差，提高测量精度。
在欧姆表中采用运算放大器，不仅能得到线性刻度，还能实现自动调零。
以UA741运放设计的放大电路仿真
实验七仿真实验
一、实验目的
1、掌握电路仿真的基本方法；能使用软件进行电路功能仿真；性能分析
二、实验环境
1、PC机一台（windowsXP 以上，CPU：pentium4 3GHz 以上，内存1G RAM，硬盘空
间40G）
2、Altium Designer 10.0 软件
三、实验内容
1、完成以UA741运放设计的放大电路仿真，（包括仿真设计、仿真参数选择等）
四、实验步骤
●绘制及编辑电路仿真原理图
●设置仿真元件的参数
●放置电源和仿真激励源
●选择测试点并放置网络标签
●对电路进行ERC校验
●设置仿真方式及相应参数
●执行仿真命令
●分析仿真结果
五、实验结果（截图）
六、实验总结与心得
本次上课，我们主要学习掌握了电路仿真的基本方法，使用软件进行电路功能仿真并进行性能分析。
首先要做的就是绘制及编辑电路仿真原理图，然后就要根据资料设置仿真元件的参数。
接下来是放置电源和仿真激励源，完成这一步
后，要选择测试点并放置网络标签。
然后对电路进行ERC校验并设置仿真方式及相应参数。
最后一步就是执行仿真命令并分析仿真结果。
通过这些课程实验的练习，让我真正知道了CAD这门课程的重要性和实用性。
我们必须稳扎稳打，做好每一步，才能以扎实的功底解决以后的更难的问题。
通过这些天的练习也学到了持之以恒，坚持不懈才能成功地道理，也尝到了成功时的喜悦，实在让我欢喜。
我从这门课上学到的是实践出真知，是光看书所不能触及的知识，考验的是作为一个操作员的素质，我会继续努力的。
由运算放大器组成的万用电表的设计
由运算放大器组成的万用电表的设计已知：表头满偏电流为100μA ，内阻为1K Ω。
要求：用运算放大器构成万用表，可分别测量电阻，交直流电流和电压，量程要求为:1、直流电压表的量程为10V ；2、直流电流表的量程为10mA ；3、交流电压表的量程为10V ；4、交流电流表的量程 10mA ；5、欧姆表的量程为10K Ω.设计方法如下：由于磁电系测量机构具有灵敏度高、准确度高、刻度均匀等优点，所以模拟万用电表都采用磁电系表头作为指示器。
运算放大器具有放大倍数高、输入电阻大、输出电阻小等优点，由运算放大器构成的电压表内阻很大，电流表内阻很小，它们对测量结果的影响非常小；由运算放大器组成交流电流电压表能克服二极管的非线性影响；由运算放大器组成的欧姆表能做到刻度均匀。
10.5.1 直流电压表的设计1. 直流电压表电路图10-5为直流电压表电路图。
为了减小表头参数对测量精度的影响，将表头置于运算放大器的反馈回路中，这时流经表头的电流与表头的参数无关。
图10-5 直流电压表2. 确定电阻值当被测电压达到直流电压表量程时，表头指针达到满刻度偏转。
由P I RC R R U I +=1，得Ω===+k I U R R RC I P 1001.0101 改变P R ，可改变直流电压表量程。
10.5.2 直流电流表的设计1. 直流电流表电路图10-6为直流电流表电路图。
由于运算放大器的净输入电流为零，所以流过电流表的电流就是被测电流，即流过电流表的电流与其内阻无关。
由运算放大器构成的电流表使其内阻会大大降低。
图10-6 直流电流表2. 确定电阻值当被测电流达到直流电流表量程时，表头指针达到满刻度偏转。
由P C RC R R R I ＋＋fl RC fl RC x I I I I ⋅=+=，得Ω≈-=-=+1.1011.01010001RCx C P fl I I R R R 改变P R ，可改变直流电流表量程。
10.5.3 交流电压表的设计1. 交流电压表电路图10-7为交流电压表电路图。
西北工业大学模拟电子技术基础实验报告
模拟电子技术基础实验实验报告一、共射放大电路1.实验目的(1)掌握用Multisim 13仿真软件分析单极放大电路主要性能指标的方法。
(2)熟悉常用电子仪器的使用方法，熟悉基本电子元器件的作用。
(3)学会并熟悉“先静态后动态”的电子线路的基本调试方法。
(4)分析静态工作点对放大器性能的影响，学会调试放大器的静态工作点。
(5)掌握放大器电压放大倍数、输入电阻、输出电阻及最大不失真输出电压的测试方法。
(6)测量放大电路的频率特性。
2.实验内容(1)电路仿真1.1 静态工作点选择②当滑动变阻器R7设置为11%时，有最大不失真电压。
1.2 静态工作点测量①将交流电源置零，用万用表测量静态工作点。
1.3 电压放大倍数测量①加入1kHz，100mV正弦波信号。
测量R L= ∞时输入输出电压有效值大小。
R= 2kΩ时输入输出电压有效值大小。
②测量L1.4输入输出电阻测量①输入电阻测量。
根据可计算得到输入电阻。
②输出电阻测量。
根据可得到输出电阻。
1.5动态参数结果汇总(2)实验室实测2.1 静态工作点实测2.2 动态参数实测3.总结与讨论(1)共射组态放大器会使输入输出电压反相。
(2)L R 会影响输出电阻、放大倍数。
二、集成运算放大器1.实验目的(1)加深对集成运算放大器的基本应用电路和性能参数的理解。
(2)了解集成运算放大器的特点，掌握集成运算放大器的正确使用方法和基本应用电路。
(3) 掌握由运算放大器组成的比例、加法、减法、积分和微分等基本运算电路的功能。
(4)进一步熟悉仿真软件的使用。
2.实验内容 (1)电路仿真集成运放是一种具有高电压放大倍数的直接耦合器件。
当外部接入有不同的线性或非线性元器件组成的输入负反馈电路时，可以灵活的实现各种函数关系 ，在线性应用方面，可组成加法、减法、比例。
积分、微分、对数等模拟运算电路。
在大多数情况下，将运放视为理想的，即在一般讨论中，以下三条基本结论是普遍使用的：①开环电压增益∞=u A②运放的两个输入端电压近似相等，即-V V =+，称为“虚短”。
用运算放大器组成万用表的设计 实验仿真
用运算放大器组成万用表的设计一、 实验目的综合利用所学知识，根据设计要求设计由运算放大器、二极管整流电流及电流表组成万用表电路图，搭出实际电路并组装调试，提高实验综合能力与实际动手能力。
熟悉万用表各种常见功能的测试电路原理与方法。
进一步体会运算放大器的应用，了解其优势。
二、 万用表工作原理万用表基本功能包括测量直流电压与电流，交流电压与电流，以及电阻测量。
用电表测量电路参数时电表的接入应不影响被测电路的原工作状态，这就要求电压表内阻无限大，电流表内阻为零。
但实际上，万用表表头的可动线圈不可避免的有一定电阻，这将引起测量误差。
此外，交流电表中的整流二极管的压降和非线性特性也会产生误差。
在此试验中，根据运算放大器“虚断”与“虚短”的特点，使用运算放大器及相应电路组成一个具有基本功能的万用表，在很大程度上降低了上述误差，提高测量精度。
此外更能得到实现自动调整线性刻度的欧姆表。
在实验中采用毫安表与运算放大器组成万用表，其基本原理是将交流量测量转化为直流量测量，将电压测量转化为电流测量，通过测量电流来实现万用表的测量功能，故此实验中最重要的是各转换电路，只需分析清楚各转化电路的作用及其工作原理就不难把握整个实验。
（1） 直流电压表图1为直流电压表的原理图。
图1 图1仿真图表头电流I 与被测电压Ui 的关系为:1i R U I应当指出：图1适用于测量电路与运算放大器共地的有关电路。
此外，当被测电压较高时，在运放的输入端应设置衰减器。
（2） 直流电流表图2图2仿真图表头电流I 与被测电流I1间关系为: －I1R1＝（I1－I ）R2121)I R R (1I +=∴可见，改变电阻比（R1／R2），可调节流过电流表的电流，以提高灵敏度。
如果被测电流较大时，应给电流表表头并联分流电阻。
（3） 交流电压表仿真图如图3图3表头电流I 与被测电流I1间关系为: －I1R1＝（I1－I ）R2121)I R R (1I +=∴可见，改变电阻比（R1／R2），可调节流过电流表的电流，以提高灵敏度。
实验四 集成运放组成的基本运算电路
实验四 集成运放组成的基本运算电路一． 实验目的1．掌握集成运算放大器的正确使用方法。
2．了解集成运算放大器在信号放大和模拟运算方面的应用。
二． 实验设备实验箱 1个实验电路板 1个数字万用表 1个三． 简述运算放大器是具有两个输入端和一个输出端的高增益、高输入阻抗的多级直接耦合电压放大器。
只要在集成运放的外部配以适当的电阻和电容等器件就可构成比例、加减、积分、微分等模拟运算电路。
在这些应用电路中，引入了深度负反馈，集成运放工作在线性放大区，属于运算放大器的线性应用范畴，因此分析时可将集成运放视为理想运放，运用虚断和虚短的原则。
虚断：即认为流入运放两个净输入端的电流近似为零。
虚短：即认为运放两个净输入端的电位近似相等(u +≈ u -)。
从而可方便地得出输入与输出之间的运算表达式。
使用集成运算放大器时，首先应根据运放的型号查阅参数表，了解其性能、指标等，然后根据管脚图连接外部接线（包括电源、调零电路、消振电路、外接反馈电阻等等）。
四． 设计实验要求1. 设计由双列直插通用集成运放μA741构成的基本运算电路，要求实现：反相比例运算，反相加法运算，同相比例运算，电压跟随器，差动运算（减法运算）等5种运算。
每一运算电路需要设计两种典型的输入信号。
2. 自己设计选择电路参数和放大倍数，画出电路图并标出各电阻的阻值（μA741的最大输出电流小于10mA ，因此阻值选取不能小于1KΩ）。
3. 自拟实验步骤。
4. 电源电压一律取12V ±。
本实验用直流信号源，自己选择输入信号源的取值，已知信号源（5i u V ≤）。
5. 设计举例：反相比例运算电路的设计反相比例放大器的运算功能为：1R R u u A F i o uf -==； 设,10-=uf A 负反馈电阻Ω=K R F 100；可以计算出110R K =Ω，平衡电阻100//109.1R K '=≈Ω。
max =9o u V，max max 90.910o i uf u u V A ∴≤==，即输入信号的设计值小于0.9V ±。
运放设计万用表
表头电流 I 与被测电压 Ui 的关系为
应当指出：图 22-1 适用于测量电路与运算放大器共地的有关电路。此外，当被测电 压较高时，在运放的输入端应设置衰减器。 2.1.3 测直流电流原理 图 22-2 是浮地直流电流表的电原理图。在电流测量中，浮地电流的测量是普遍存在 的。例如：若被测电流无接地点，就属于这种情况。为此，应把运算放大器的电源也对地 浮动。 按此种方式构成的电流表就可像常规电流表那样， 串联在任何电流通路中测量电流。
电 子 线 路 课 程 设 计（ 报 告 ）
题目
用运算放大器设计万用表
系 别 物理与电子科学系 班 级 学生姓名 指导教师 日 期 xx
专 业 学 号 xx xx
电子科学与技术 050208xx
2010.6.25-2010.7.2
常熟理工学院课程设计（报告）
目录
一 题目要求与方案论证 .................................................................................................................................. 1 1.1（设计题题目）用运算放大器设计万用表 ......................................................................................... 1 1.1.1 题目要求 ..................................................................................................................................... 1 1.1.2 方
运算放大器的仿真实验
实验报告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班学生姓名赵明贵学号 4314 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Multisim10对电路进行仿真分析；二．实验内容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Multisim10对二阶有源低通滤波电路进行仿真分析；三．实验仪器Multisim10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。
（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。
增益要求确定之后，与的比值即确定，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。
一般取为几十千欧至几百千欧。
当时，放大器的输出电压等于其输入电压的负值。
此时，它具有反相跟随的作用，称之为反相器。
2.同相放大器信号由同相端输入，电路如图3-2所示。
在理想条件下，放大器的闭环增益为图3-1 反相放大器图3-2 同相放大器当为有限值时，放大器增益恒大于1。
模电设计性实验报告——集成运算放大器的运用之模拟运算电路
模电设计性实验报告——集成运算放大器的运用之模拟运算电路重庆科技学院设计性实验报告学院:_电气与信息工程学院_ 专业班级: 自动化1102学生姓名: 罗讯学号: 2011441657实验名称: 集成运算放大器的基本应用——模拟运算电路完成日期:2013年 6月 20 日重庆科技学院学生实验报告集成运算放大器的基本应用——课程名称模拟电子技术实验项目名称模拟运算电路开课学院及实验室实验日期学生姓名罗讯学号 2011441657 专业班级自动化1102 指导教师实验成绩实验六集成运算放大器的基本应用——模拟运算电路一、实验目的1、研究有集成运算放大器组成的比例、加法和减法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有些问题二、实验仪器1、双踪示波器;2、数字万用表;3、信号发生器三、实验原理在线性应用方面，可组成比例、加法、减法的模拟运算电路。
1) 反相比例运算电路电路如图6-1所示。
对于理想运放，该电路的输出电压与输入电压之间的关系为为减小输入级偏置电流引起的运算误差，在同相输入端应接入平衡电阻//。
RF 100k1 5 4 R1 10k2 Ui 6 Uo3 U1 R2 9.1k 7图6-1 反相比例运算电路2) 反相加法电路电路如图6-2所示，输出电压与输入电压之间的关系为:////RF 100kR1 10k Ui1 4 1 5 R2 20k 2 Ui2 6 Uo 3 U1 R3 6.2k 7图6-2 反相加法运算电路3) 同相比例运算电路图6-3(a)是同相比例运算电路。
RF 100k1 5 4 R1 10k 26 Uo 3R2 9.1k U1 7RF10k4 1 526 R2 Uo 3 Ui 10k U1 7(a)同乡比例运算 (b)电压跟随器图6-3 同相比例运算电路它的输出电压与输入电压之间关系为://当即得到如图6-3所示的电压跟随器。
图中,用以减小漂移和起保护作用。
一般取10KΩ,太小起不到保护作用，太大则影响跟随性。
基于集成运算放大器的万用表设计
课程设计任务书学生姓名：专业班级：指导教师：工作单位：信息工程学院题目: 基于集成运算放大器的万用表设计初始条件：可选元件：运放可选用LM353 OP07等，表头可选用动圈式表头（例如100μA的表头，其内阻约为1KΩ），或者选用3 1/2数字表头；自制直流电源；自备元器件，如：电阻、电位器、电容若干。
可用仪器：示波器，信号源，毫伏表，万用表要求完成的主要任务:（1）设计任务根据已知条件，完成基于集成运放万用电表的设计、装配与调试。
（2）设计要求①直流电压表满量程+6V直流电流表满量程10mA交流电压表满量程6V，50Hz～1KHz交流电流表满量程10mA欧姆表满量程分别为1KΩ，10KΩ，100KΩ②选择电路方案，完成对确定方案电路的设计。
计算电路元件参数与元件选择、并画出总体电路原理图，阐述基本原理。
（选做：用PSPICE或EWB软件完成仿真）③安装调试并按规定格式写出课程设计报告书。
时间安排：1、2012 年11月14日分班集中，布置课程设计任务、选题；讲解课设具体实施计划与课程设计报告格式的要求；课设答疑事项。
2、2012 年11月14日至2013年1月20日完成资料查阅、设计、制作与调试；完成课程设计报告撰写。
3、2013 年1月25日提交课程设计报告，进行课程设计验收和答辩。
指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日目录摘要 (4)1 绪论 (5)2.1设计的目的及主要任务 (5)2.1.1设计的目的 (5)2.1.2 设计任务及主要技术指标 (5)2.2设计思想 (6)3 设计原理 (6)3.1 运算放大器的工作原理 (6)3.2万用表工作原理及参考电路 (7)3.2.1直流电压表 (7)3.2.2直流电流表 (8)3.2.3 交流电压表 (8)3.2.4 交流电流表 (9)3.2.5 欧姆表 (10)4 总电路设计 (11)5 硬件调试 (11)6 心得体会 (13)7 参考文献 (14)摘要本文从运算放大器电路的结构、原理出发，在查阅大量参考资料的前提下，在阐述运算放大器电路结构、原理的基础上,用运算放大器设计电路实现万用表的电路设计。
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。
用运算放大器设计万用表论文
用运算放大器组成万用表摘要 (2)一引言 (3)1.1 万用表的结构 (3)1.2 万用表的几个重要参数 (3)1.3 万用表特性说明 (4)二目的及意义 (5)2.1目的及意义 (5)2.2设计要求 (5)三基本原理 (5)3.1 运算放大器的工作原理 (5)3.2运算放大器调零电路原理 (7)3.3万用表工作原理及参考电路 (8)3.3.1直流电压表 (8)3.3.2直流电流表 (8)3.3.3 交流电压表 (9)3.3.4 交流电流表 (10)3.3.5 欧姆表 (10)四电压表的电路设计 (11)4.1总电路图 (11)4.2直流电流的测量结果及其电路图（A=1,B=0）： (12)4.3 交流电流的测量结果及其电路图（A=0，B=0）： (13)4.4 直流电压的测量结果及其电路图（A=1，B=1）： (14)4.5 交流电压的测量结果及其电路图（A=0，B=1）： (14)4.6欧姆表调试记录： (15)4.7以下是独立的几个图，分别是交流电压图、直流电压图、直流电流图和交流电流图 (16)五注意事项 (16)六心得体会 (16)摘要万用电表简称万用表或三用表，在国家标准中称作复用表。
万用电表实际上是一种可以进行多种项目测量的便携式仪器，主要用于测量电压、电流、电阻。
另外可粗略判断电容器、晶体三极管及二极管、集成电路等元器件的性能好坏。
在测量中，万用电表的接入因不影响被测电路原来的工作状态，这就要求电压表应具有无穷大的输入电阻，电流表的内阻应为零。
但实际上，万用电表表头的可动线圈总有一定的电阻，例如100uA的表头，其内阻约为1 K ，用它进行测量时将会影响被测量，会引起误差。
此外，交流电表中整流二极管的压降和非线性特性也会产生误差。
如果在万用电表中使用运算放大器，就能大大降低这些误差，提高测量精度。
在欧姆表中采用运算放大器，不仅能得到线性刻度，还能实现自动调零。
运算放大器电路性能的优劣直接影响到万用表的性能。
用运算放大器组成万用表的设计 实验仿真
用运算放大器组成万用表的设计实验仿真
本文通过使用运算放大器组成万用表的实验仿真，分析万用表的工作原理和主要功能，以供初学者参考。
一、万用表的原理
万用表是一种多功能的工具，它可以实现仿真测量，电路测量，现场测试和实验仿真
等多种用途。
其核心原理即为使用运算放大器来实现，主要原理是利用了运算放大器的功能，使用电压或电流的形式来控制现场的电路的形式，将电气信号的输入转换为对电路的
控制。
二、使用运算放大器组成万用表的实验仿真
（1）实验仿真装置
本次实验所使用的运算放大器为LM741，它是一款单片集成芯片，它具有全差分输入、超低功耗、双路增益、低失真率、高速输入和输出。
实验仿真装置包括常用模块如：示波器、电压稳定电源、变压器等。
（2）实验仿真步骤
1. 首先，将LM741运算放大器与实验仿真装置连接，检查运算放大器的特性和参数，确保系统的可靠性；
2. 将示波器与运算放大器连接，测量电压和电流，以观察输入信号的分布；
3. 串联电压稳定电源与运算放大器，调整电压稳定电源输出电压，以观察放大器输
出的特性以及输出信号的分布；
4. 调整变压器，利用调节器调整输出电流，观察系统的可靠性；
5. 将所有模块与电路连接，调整变量，完成该实验仿真。
三、总结
通过以上实验仿真，可以看出，使用运算放大器作为核心原理构成的万用表可以有效
实现实验仿真及测量电路等多种应用，是一种非常实用的测试仪器。
但同时，也应注意设
置实验仿真装置的参数，以及充分使用实验仿真环境的多种设备，以保证实验学习和操作
的正确性与可靠性。
电工实验集成运算放大器应用电路仿真附数据处理及电路图
4.5 集成运算放大器应用电路的设计4.5.1实验目的1 .进一步理解集成运算放大器的工作特性及参数；2 .根据集成运算放大器的传输特性，设计信号运算和处理方面的电路；3 .学习集成运算放大器电路的综合设计、制作和调试方法。
4.5.2实验仪器与设备1 .电工电子综合实验台；2 .信号发生器；3 .数字示波器；4 .数字交流毫伏表；5 .数字万用表；6 .自选的元器件。
4.5.3实验原理实验采用双列直插式单运算放大器，芯片型号为LM741（μA741），其外形和引脚图如图4-3-2所示，符号图如图4-3-3，其中，2管脚为反相输入端，3管脚为同相输入端，4管脚为负电源端，接-12V 直流稳压电源，7管脚为正电源端，接+12V 直流稳压电源，6管脚为输出端，1和5管脚为外接调零电位器的两个端子，8管脚为空脚。
LM74112345876反相同相图4-3-2 LM741外形和引脚图 图4-3-3 LM741符号图4.5.4 实验内容本次实验采用集成运算放大器等基本器件完成各电路设计，要求集成运算放大器数量为一个，直流工作电压为±12V ，设计时需要考虑运放输入端电阻的平衡问题，。
1 .依据集成运算放大器的线性工作特性设计信号的运算电路。
（1）()O 122515u .u +.u =-（2）O 122515u .u .u =-（3）O 122515u .u +.u =(1)反相加法运算电路如图4-5-1所示，根据表4-5-1所设计的输入电压值进行理论计算，并将计算结果填入表中。
按照实验电路图4-5-1连接线路，电路的输入电压由直流信号源提供，用数字万用表直流电压挡测试相应的输出电压，并与理论值比较。
（写出所设计电阻的阻值,电路的输入和输出电压关系）图4-5-1 反相加法运算电路（2）按照（1）写。
电子技术实验与Multisim 12仿真实验2.6 集成运算放大器应用(I)-模拟运算电路
一、实验目的
1．了解集成运算放大器的工作特点、性能参数，掌握理想集成运算放大器 的特点。 2．学习应用Multisim 12仿真分析集成运算放大器组成比例、求和、 微积分电路的特点及性能。 3．了解平衡电阻的取值及作用。 4．进一步熟悉Multisim 12软件的仿真使用。
四、计算机仿真实验内容
图2-86 差动比例运算电路
图2-88 反相求和电路
实验2.6 集成运算放大器应用（Ⅰ）──模拟运算电路
四、计算机仿真实验内容
图2-89 同相求和电路
图2-90 和差电路
实验2.6 集成运算放大器应用（Ⅰ）──模拟运算电路
四、计算机仿真实验内容
图2-91 反相积分电路
（a）
实验2.6 集成运算放大器应用（Ⅰ）──模拟运算电路
二、实验设备及材料
1．装有Multisim 12的计算机。 2．函数信号发生器。 3．双通道示波器。 4．数字万用表。 5．模拟电路实验箱。 6．芯片。 7．电阻、电容若干。
实验2.6 集成运算放大器应用（Ⅰ）──模拟运算电路
三、实验原理
图2-70 μA741引脚图
同相求和 和差
uo
1
Rf R1
Rb // Rc Ra Rb // Rc
ui1
Ra // Rc Rb Ra // Rc
ui2
Ra // Rb Rc Ra // Rb
ui3
uo
uo1
uo2
uo3
uo4
Rf R1
ui1
Rf R2
三、实验原理
用运放设计万用表
用运放设计万用表摘要本文根据一种基于AT89S51单片机的智能型数字式万用表来完成设计,该系统采用MC14433——3 1/2位A/D转换器和LED数码显示，可以测量电压、电流和电阻，并且具有键盘选择测量对象、量程和自动量程转换功能。
关键词：A/D转换器，单片机，转换电路，模拟开关AbstractThis paper according to A based on AT89S51 of intelligent digital multimeters to complete the design, this system USES MC14433-3 1/2 an A/D converter and LED digital display, can measure voltage, current and resistance, and has the keyboard choose objects, automatic measurement range and range conversion function.Key W ords：A/D converter，SCM，converting circuit，analog switch目录摘要 0Abstract (1)第1章前言 (2)1.1设计目标 (2)1.2 数字万用表简介 (2)1.3运算放大器原理与发展史 (3)运算放大器发展历史 (3)运算放大器的工作原理 (3)1.4 单片机发展与应用 (4)1.5 S51单片机 (5)1.5.1、AT89S52芯片功能特性描述 (5)1.5.2 引脚功能 (6)1.6 MC14433功能 (8)1.6.1MC14433介绍 (8)1.6.2 MC14433引脚功能 (9)第2章智能型数字式用表设计原理 (12)2.1 系统设计方框图 (12)2.2 系统设计方案 (12)第3章智能型数字式万用表硬件设计 (14)3.1 A/D转换电路 (14)3.2 直流电压测量电路 (16)3.3 交流/直流转换电路 (18)3.4 电流/电压转换电路 (18)3.5 电阻/电压转换电路 (19)3.6 单片机控制与显示电路 (20)3.7 总电路图 (21)3.8自动量程转换模块 (22)第4章智能型数字式万用表软件设计 (23)4.1 程序流程图 (23)4.2 程序源代码 (23)第5章智能型数字式万用表系统测试 (24)5.1电压测量过程流程图： (24)5.2电流的测量过程流程图： (25)5.3电阻的测量过程流程图： (26)结论 (27)致谢词 (28)参考文献 (28)附录 (29)附录A：程序源代码 (29)第1章前言1.1设计目标1、测量对象、范围及误差范围：电压 DC：0~200V 误差<±1 %±2个字 AC：0.2~20V 误差<±2 %±2个字电流 DC：0~500mA 误差<±2 %±2个字电阻0~200KΩ误差<±3 %±2个字2、采用LED数码显示，分辨率优于0.05%，具有符号判别和过量程显示3、直流电压档最小输入阻抗≥1MΩ。
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。
基于集成运算放大器的万用表设计
课程设计任务书学生姓名：专业班级：指导教师：工作单位：信息工程学院题目: 基于集成运算放大器的万用表设计初始条件：可选元件：运放可选用LM353 OP07等，表头可选用动圈式表头（例如100μA的表头，其内阻约为1KΩ），或者选用3 1/2数字表头；自制直流电源；自备元器件，如：电阻、电位器、电容若干。
可用仪器：示波器，信号源，毫伏表，万用表要求完成的主要任务:（1）设计任务根据已知条件，完成基于集成运放万用电表的设计、装配与调试。
（2）设计要求直流电压表满量程 +6V直流电流表满量程 10mA交流电压表满量程 6V，50Hz～1KHz交流电流表满量程 10mA欧姆表满量程分别为1KΩ，10KΩ，100KΩ选择电路方案，完成对确定方案电路的设计。
计算电路元件参数与元件选择、并画出总体电路原理图，阐述基本原理。
（选做：用PSPICE或EWB软件完成仿真）安装调试并按规定格式写出课程设计报告书。
时间安排：1、 2012年11月14日分班集中，布置课程设计任务、选题；讲解课设具体实施计划与课程设计报告格式的要求；课设答疑事项。
2、 2012年11月14日至2013年1月20日完成资料查阅、设计、制作与调试；完成课程设计报告撰写。
3、 2013 年1月25日提交课程设计报告，进行课程设计验收和答辩。
指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日目录摘要 41 绪论 52.1设计的目的及主要任务 52.1.1设计的目的 52.1.2 设计任务及主要技术指标 52.2设计思想 63 设计原理 63.1 运算放大器的工作原理 63.2万用表工作原理及参考电路 73.2.1直流电压表 73.2.2直流电流表 83.2.3 交流电压表 83.2.4 交流电流表 93.2.5 欧姆表 104 总电路设计 115 硬件调试 116 心得体会 137 参考文献 14摘要本文从运算放大器电路的结构、原理出发，在查阅大量参考资料的前提下，在阐述运算放大器电路结构、原理的基础上,用运算放大器设计电路实现万用表的电路设计。
实验十一集成运算放大器电路仿真设计实验(参考报告)
实验三 集成运算放大器电路仿真设计实验（参考实验报告）
一、 实验目的（见实验指导书） 二、 实验设备（见实验指导书） 三、 实验原理（见实验指导书） 四、 实验内容（参考）
1、用μA741设计实现下列各种运算功能的电路，并完成各实验 （1）U o ＝4U i
（注：根据公式U O = (1+1
R Rf
)U i 、R 2=R 1∥R f 自己选定R 1、R 2、R f 参数）
（注：U i 具体验证电压值自拟，但必须保证电压U O 低于运算放大器的工作电压±12V ）
（2）U o ＝－2U i
（注：根据公式U O = —Ui R Rf
1
、R 2=R 1∥R f 自己选定R 1、R 2、R f 参数）
（注：U i 具体验证电压值自拟，但必须保证电压O 低于运算放大器的工作电压±12V ）
（3）U o ＝－（U i1＋U i2）
（注：根据公式U o= —R f （2
2
11R U R U ）、R 3= R 1∥R 2∥R f 自己选定R 1、R 2、R 3、R f 参数）
（注：U 1、U 2具体验证电压值自拟，但必须保证电压U O 低于运算放大器的工作电压±12V ）
2﹑设计一个反相积分运算电路，将方波变换成三角波。
已知条件：方波幅值为2V ，周期为1ms 设计要求：三角波幅值为 1 V 。
（注：根据公式U o =－1/R 1C 1∫U i (t)dt 自己选定R 1、C 1参数；在实用电路中，为了防止低频信号增益过大，常在电容上并联一个电阻加以限制）
画出积分电路的输入和输出波形：
五、 总结和问题讨论（略）。
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用运算放大器组成万用表的设计
一、 实验目的
综合利用所学知识，根据设计要求设计由运算放大器、二极管整流电流及电流表组成万用表电路图，搭出实际电路并组装调试，提高实验综合能力与实际动手能力。
熟悉万用表各种常见功能的测试电路原理与方法。
进一步体会运算放大器的应用，了解其优势。
二、 万用表工作原理
万用表基本功能包括测量直流电压与电流，交流电压与电流，以及电阻测量。
用电表测量电路参数时电表的接入应不影响被测电路的原工作状态，这就要求电压表内阻无限大，电流表内阻为零。
但实际上，万用表表头的可动线圈不可避免的有一定电阻，这将引起测量误差。
此外，交流电表中的整流二极管的压降和非线性特性也会产生误差。
在此试验中，根据运算放大器“虚断”与“虚短”的特点，使用运算放大器及相应电路组成一个具有基本功能的万用表，在很大程度上降低了上述误差，提高测量精度。
此外更能得到实现自动调整线性刻度的欧姆表。
在实验中采用毫安表与运算放大器组成万用表，其基本原理是将交流量测量转化为直流量测量，将电压测量转化为电流测量，通过测量电流来实现万用表的测量功能，故此实验中最重要的是各转换电路，只需分析清楚各转化电路的作用及其工作原理就不难把握整个实验。
（1） 直流电压表
图1为直流电压表的原理图。
图1 图1仿真图
表头电流I 与被测电压Ui 的关系为:
1i R U I
应当指出：图1适用于测量电路与运算放大器共地的有关电路。
此外，当被测电压较高时，在运放的输入端应设置衰减器。
（2） 直流电流表
图2
图2仿真图
表头电流I 与被测电流I1间关系为: －I1R1＝（I1－I ）R2
12
1
)I R R (1I +
=∴
可见，改变电阻比（R1／R2），可调节流过电流表的电流，以提高灵敏度。
如果被测电流较大时，应给电流表表头并联分流电阻。
（3） 交流电压表
仿真图如图3
图3
表头电流I 与被测电流I1间关系为: －I1R1＝（I1－I ）R2
12
1
)I R R (1I +
=∴
可见，改变电阻比（R1／R2），可调节流过电流表的电流，以提高灵敏度。
如果被测电流较大时，应给电流表表头并联分流电阻。
（4） 交流电流表
仿真图如图4
图4
图4为浮地交流电流表，表头读数由被测交流电流i 的全波整流平均值I 1AV
决定，即1AV 2
1
)I R R (1I +
= 如果被测电流I 1为正弦电流，即I ＝2I 1sin ωt ，则上式可写为
12
1
)I R R 0.9(1I +
= 则表头可按有效值来刻度。
（5） 欧姆表
仿真图如图5
图5
在此电路中，运算放大器改用单电源供电，被测电阻RX 跨接在运算放大器的反馈回路中，同相端加基准电压UREF 。
∵ UP ＝UN ＝UREF I1＝IX
X
REF
1REF R U U R U -=
即
)U (U U R R REF O REF
1
X -=
流经表头的电流
m 2REF O R R U U I +-=
由上两式消去(UO －UREF) 可得
)R (R R R U I 2m 1X
REF +=
可见，电流I 与被测电阻成正比，而且表头具有线性刻度，改变R1值，可改变欧姆表的量程。
这种欧姆表能自动调零，当RX ＝0时，电路变成电压跟随器，UO ＝UREF ，故表头电流为零，从而实现了自动调零。
二极管D 起保护电表的作用，如果没有D ，当RX 超量程时，特别是当RX →∞，运算放大器的输出电压将接近电源电压，使表头过载。
有了 D 就可使输出钳位，防止表头过载。
调整R2，可实现满量程调节。
三、 实验内容与结果
（1） 直流电流的仿真结果及其仿真图
测量电压 绝对误差 相对误差 输入 电流
4mA 3.9991mA 0.0009mA 0.018% 6mA 5.9991mA 0.0009mA 0.011% 8mA
7.9991mA
0.0009mA
0.009%
电阻R1 30V/60mA=0.5K
Ω
R2 2.5KΩ
电表选用量程0 ——60 mA
（2）交流电流的仿真结果及其仿真图
测量电压绝对误差相对误差
输入电流4()
2cos100t mA
π 4.264mA 0.264mA 5.975% 6()
2cos100t mA
π 6.345mA 0.345mA 5.879% 8()
2cos100t mA
π8.475mA 0.475mA 5.935%
电阻R1 30V/60mA=0.5K
Ω
R2 2.5KΩ
电表选用量程0 ——60 mA （3）直流电压的仿真结果及其仿真图
测量电压绝对误差相对误差
输入电压6V 6.0075V 0.0075V 0.051% 8V 8.0015V 0.0015V 0.019% 10V 10.003V 0.003V 0.03%
电阻R1 30V/60mA=0.5KΩ电表选用量程0 ——60 mA
（4）交流电压的仿真结果及其仿真图
测量电压绝对误差相对误差
输入电压6()
2cos100t V
π 5.040V 0.599V 9.98%
8()
2cos100t V
π7.2015V 0.7985V 9.98% 10()
2cos100t V
π9.0020V 0.9980V 9.98% 电阻R1 30V/60mA=0.5KΩ电表选用量程0 ——60 mA
（5）欧姆表仿真结果及仿真图
测量电压绝对误差相对误差
输入电阻600Ω601.4Ω 1.4Ω0.26% 9KΩ9.005KΩ0.005KΩ0.055% 80KΩ80.35KΩ0.35KΩ0.44%
电阻R1 1KΩR2 2.9KΩ电表选用量程0 ——1mA（忽略了R m的影响）
四、注意事项
1、运算放大器的检测
用数字式万用表直流电压档，测量运算放大器输出端与负电源之间的电压值（在静态时电压值较高）。
用手持金属镊子依次点触运算放大器的两个输入端（加
入干扰信号），若万用表表针有较大幅度的摆动，则说明该运算放大器完好；若万用表表针不动，则说明运算放大器已经损坏。
2、测量电流时应注意消除电源产生的干扰
连接电源时，正负电源连接点上各接大容量的滤波电容器和小电容器，以消除电源产生的干扰。
3、万用表的使用技巧
（1）测量前毫安表要水平放置，看指针是否为零，如不在零位，则要机械调零。
（2）毫安表按照规定位置放置，远离外磁场。
（3）正确读数，减少视觉误差。
（4）测量电阻时，每换一次档都要重新调零。
五、心得体会
这是我第一次尝试设计电路并把它仿真出来。
不得不说这次实验对我来说有一定难度，我在上面花费了很多时间。
从构思到仿真再到写报告，每一环节我都会遇到很多新问题，需要学习很多新技能，但最重要的，我收获了很多新知识。
我不仅对模电的理论知识有了更深一步的理解，还学会了Multism仿真软件的使用。
这个仿真软件非常好用，能帮助我们理解一些理论知识并验证一些结论。
同时，这次实践动手更加让我明白了，如果知识仅仅停留在书面上，是没有用的，必须把知识运用到生活中，不断应用，不断熟练，才会变成为人类服务的工具。
通过这次实践，我发现我的动手能力还有待进一步提高，而提高的唯一途径就是多实践多练习。
所以我以后会多做类似的实验，让自己在动手实践方面有一个新的突破。