实验五 比例运算电路.ppt
一、比例运算电路
=5kΩ
那么，R3=R1//R2//Rf=7.5kΩ//5kΩ//15kΩ=2.5kΩ
例： 试设计满足下列关系式的加法运算电路（Rf取 15kΩ）：（1）uo=-（2ui1+3ui2）；
（2）uo=1.25ui1+3.75ui2。
（2）电路为同相输入的加法运算电路，如右图所示 其中，Rf=R4=15kΩ，R3=R1//R2
一、比例运算电路
（1）反相比例运算电路
1、电路组成
2、电路的工作原理
由“虚断”知：i-≈0，这样 i1≈if；i+≈0,这样
u+=-R2i+≈0
由“虚短”=-ui，这种电路就称为反相器
需要满足的条件：
R1=Rf
1 R 2 R 1 // R f R f 2
解：（1）电路为反相输入的加法运算 电路，如右图所示 其中，Rf=15kΩ，R3=R1//R2//Rf 该电路的关系式为： u o ( R f u i1 R f u i 2 )
R1 R2
结合待设计的电路功能uo=-（2ui1+3ui2）可得
Rf R1
Rf R R =2 R1= 2 =7.5kΩ, f =3 R2= f 3 R2
一、比例运算电路
（2）同相比例运算电路
1、电路组成 2、电路的工作原理 由“虚断”和“虚短”易得：
i1≈if， u-≈u+≈ui（说明集成运放的两输入
端有共模信号输入）。
3、电路的特例——电压跟随器
若uo=ui，这样电路就称为电压跟随器
需要满足的条件：
电压跟随器
A uf
Rf 1 R1
例： 试设计满足下列关系式的加法运算电路（Rf取 15kΩ）：（1）uo=-（2ui1+3ui2）； （2）uo=1.25ui1+3.75ui2。
(完整)06-1比例运算电路解读
Rf R1
（1）输入电阻高；
（2）由于 u u ui ，电路的共模输入信号高，
10
因此集成运放的共模抑制比要求高。
3、改进型同相比例电路
为了电路的对称性和平衡电阻的调试方便，同 向比例运算放大器通常还接成如下图所示的形式。 因该电路的u+为：
R u RP R ui Pu
式中的P为串联电路的分压比， 所以该电路的电压放大倍数为：
5
2、反相比例电路电压放大倍数
由虚断得： I+=I= 0 及 If=I1，U+=I+R0=0(V) 由虚短可知：U=U+=0(V)，即“虚地”
I1
Ui U R1
U1 0 Ui
R1
R1
If
U Uo Rf
0 Uo Rf
Uo Rf
Ui Uo
R1
R1
Uo
Uo kU i
其中 k 为比例系数。根据输入信号的不同接法， 比例电路有三种基本形式：反相输入、同相输入和 差动输入。
3
6.1.1 反相比例电路
1、反相比例电路组成
电路的反馈网络 ：如图所示反向比例运算电路 的组成下图所示。由图可见，输入电压ui通过电 阻R1加在运放的反向输入 端。Rf是沟通输出和输入 的通道。
〖解〗该运算电路 由两级运算电路组 成，第一个运放A1 组成同向比例运算 放大器，第二级A2 组成反向比例运算 放大器，根据多级 放大器电压放大倍 数的公式可得：
15
〖解〗电压放大被多数为：
Au
uo ui
uo1 ui
uo uo1
Au1 Au2
(1
实验五 集成运算放大器的基本运算电路(2)
实验五 集成运算放大器的基本运算电路一、实验目的1、研究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、正确理解运算电路中各组件参数之间的关系和“虚短”、“虚断”、“虚地”的概念。
二、设计要求1、设计反相比例运算电路，要求|A uf |=10，R i ≥10K Ω，确定外接电阻组件的值。
2、设计同相比例运算电路，要求|A uf |=11，确定外接电阻组件值。
3、设计加法运算电路，满足U 0=-（10U i1+5U i2）的运算关系。
4、设计差动放大电路（减法器），要求差模增益为10，R i >40K Ω。
5、应用Multisim8进行仿真，然后在实验设备上实现。
三、实验原理1、理想运算放大器特性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。
当外部接入不同的元器件组成负反馈电路时，可以实现比例、加法、减法、积分、微分等模拟运算电路。
理想运放，是将运放的各项技术指标理想化，满足下列条件的运算放大器称为理想运放。
开环电压增益 A ud =∞ 输入阻抗 r i =∞ 输出阻抗 r o =0 带宽f BW =∞失调与漂移均为零等。
理想运放在线性应用时的两个重要特性： (1)输出电压U O 与输入电压之间满足关系式U O ＝A ud （U +－U －）由于A ud =∞，而U O 为有限值，因此，U +－U －≈0。
即U +≈U －，称为“虚短”。
(2)由于r i =∞，故流进运放两个输入端的电流可视为零，即I IB ＝0，称为“虚断”。
这说明运放对其前级吸取电流极小。
上述两个特性是分析理想运放应用电路的基本原则，可简化运放电路的计算。
2、基本运算电路 (1)反相比例运算电路电路如图2.5.1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了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R 2＝R 1//R F 。
图2.5.1反相比例运算电路图2.5.2反相加法运算电路(2) 反相加法电路i 1F O U R R U -=电路如图2.5.2所示，输出电压与输入电压之间的关系为)U R RU R R (U i22F i11F O +-=R 3＝R 1//R 2//R F (3)同相比例运算电路图2.5.3(a)是同相比例运算电路，它的输出电压与输入电压之间的关系为i 1FO )U R R (1U +=R 2＝R 1//R F 当R 1→∞时，U O ＝U i ，即得到如图2.5.3(b)所示的电压跟随器。
实验五 比例求和运算电路
Ui1/V Ui2/V U0/V
反相加法测试数据
0.3 0.2 -0.3 0.2
4.减法器电路 实验电路如图3.4.5所示，按表3.4.4要求测量并记录数据。 表3.5.5 减法器测试数据
Ui1/V Ui2/V U0/V 1 0.5 2 1.8 0.2 －0.2
五 、实验报告要求 1. 总结本实验中五种运算电路的特点及性能。 2. 分析理论值与实验结果误差的原因。
实验五
比例求和运算电路
一、实验目的 1. 掌握用集成运算放大电路组成比例、求和电路的特点与性 能。 2. 学会上述电路的测试和分析方法。 二、实验原理 集成运算放大器是高增益的直接耦合放大器。在它的输 入端和输出端之间加上不同的反馈网络，就可以实现不同的 电路功能。如可实现放大功能及加、减、微分、积分、等模 拟运算功能及其它非线性变换功能。 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I+≈I- ≈0 (2)理想运放线性放大时，两输入端电压近似相等，U+≈U-。
(注意:带负载电路调整Ui；随时换量程。)
100K 10K 15 10K RP 100K -12V
反相比例电路接线图
+12V
V
表 3.5.1 反相比例测试数据
直流输入电压Ui / V 输出 电压 U0 /V 理论值/V 测量值/V 误差 0.1 0.2 0.3 0.4
2. 同相比例放大电路 电路如图3.5.2所示。按表3.5.2进行测量，并记录实验数据。
Ui/R1 =－U0/Rf
图3.4.5 减法器
三.实验设备
1. 现代电子技术实验台 1套 2. 数字万用表 1块
8 7 6 5 2 － － μ A741 3 1 1 2 3 4 ＋ 7
电子技术实验课件-比例求和运算电路
实验结果分析
1
实验数据记录
记录实验过程中得到的数据，包括输入
计算结果总结
2
信号、输出信号和电流电压数值。
根据实验数据进行计算，并对比例求和
电路的性能进行评估和总结。
3
比例求和电路应用案例
介绍比例求和电路在实际应用中的案例， 包括信号处理、自动控制等领域。
实验总结
1 实验感想和收获
分享您在实验过程中的感想和对比例求和电路的理解。
电子技术实验课件-比例求和运 算电路
在本课程中，我们将介绍比例求和运算电路的原理、作用和应用。通过实验 过程和实验结果分析，您将深入了解此电路的设计和调试方法，并了解其在 实际应用中的效果。
引言
比例求和运算电路是一种重要的电子电路，它能够对输入信号进行线性变换 和求和运算。本节将介绍比例求和运算电路的定义、作用和应用领域。
理论知识
1
比例求和电路原理
比例求和电路基于电压与电流之间的线性关系，通过合理的配置电阻和电流源实现信号的比 例变换和求和运算。
2
比例求和电路公式
பைடு நூலகம்
比例求和电路的公式和计算方法将在本节详细介绍，将帮助您更好地理解电路的工作原理。
实验过程
实验器材
收集所需实验器材，包括电阻、电流源、示波器等。
实验步骤
根据电路图设计、元器件连接和电路调试进行实验。
2 实验中遇到的问题及解决方法
描述在实验中遇到的问题，并分享您是如何解决它们的。
3 实验中需要注意的事项
提醒实验者在进行比例求和运算电路实验时需要注意的事项和注意事项。
参考文献
相关电子技术实验教材
推荐一些关于比例求和电路的电子技术实验教 材，以供进一步学习和参考。
《集成运算放大器应用----比例运算电路》实验报告
xxxx
姓名
xxxx
成绩
课程
名称
模拟电子技术实验
实验项目
名称
集成运算放大器应用----比例运算电路
指导教师
xxxx
教师评语
教师签名：
年月日
一、实验目的
1、掌握运算放大器组成比例、求和运算电路的结构特点。
2、掌握运算电路的输入与输出电压特性的测试方法。
二、实验原理
运算放大器是具有两个输入端和一个输出端的高增益、高输入阻抗的电压放大器。在
+1V
+2V
-1V
-2V
-4V
输出Uo(V)
理论值
0
3
6
-3
-6
-12
实测值
0
3.06
6.05
-2.98
-5.92
-9.87
计算误差
0
0.06
0.05
0.02
0.08
2.13
表2同相比例运算实验数据表
六、实验结果及分析
对比理论值和实验值，存在误差，反相比例运算电路误差值较大，同相比例运算电路误
差相对较小，可能由于为运放所提供的直流电源小于12V；同相比例运算电路中，输入电
压越大，误差越大。
xxxxx学校
学生实验报告
实验课程名称:模拟电子技术实验
开课实验室电子技术实验室
系、部：xxxxxx年级：x专业班：xx
学生姓名xx学号xxx
开课时间2013至2014学年第二学期
总成绩
教师签名
《集成运算放大器应用----比例运算电路》实验报告
开课实验室：电子技术实验室2014年5月26日
系部
02-比例运算电路课件
2. 同相比例运算电路
（1）电路组成
RF
R1
u– –
+
+
+ ui
R2
u+ +
uo –
–
因要求静态时u+、u对地电阻相同， 所以平衡电阻R2=R1//RF
（2）电压放大倍数
因虚断，所以u+ = ui
u
R1 R1 RF
uo
因虚短，所以 u– = ui ， 反相输入端不“虚地”
uo
(1
RF R1
)ui
R2
–
+
－+
+
uo
–
输入信号和反馈信号加在 同一输入端—并联反馈
电压并联负反馈
① Auf为负值，即 uo与 ui 极性相反。因为 ui 加在反相输入端 ② Auf 只与外部电阻 R1、RF 有关，与运放 本身参数无关 ③ | Auf | 可大于 1，也可等于 1 或小于 1
④ 因u–= u+= 0 ， 所以反相输入端“虚地” ⑤ 电压并联负反馈，输入、输出电阻低，
+
ui
–
+
+
+
uo
–
R2
–
R2 = R1 RF =10 50 (10+50) = 8.3 k
2. 因 Auf = – RF / R1 故得 RF = –Auf R1 = –(–10) 10 =100 k R2 = 10 100 (10 +100) = 9. 1 k
15.01 比例运算电路
15.01 比例运算电路
1. 反相比例运算电路 （1）电路组成 if RF
+
模拟电子技术(7.4)--实验五比例、求和运算电路实验
实验五 比例、求和运算电路实验1．实验目的① 掌握比例、求和电路的设计方法，熟悉由集成运算放大器组成的基本比例运算电路的运算关系。
② 通过实验，了解影响比例、求和运算精度的因素，进一步熟悉电路的特点和功能。
2．实验电路及仪器设备（1）实验电路① 用一个运放设计一个数字运算电路，实现下列运算关系：U O=2U I1+2UI2－4U I3已知条件：U I1=50～100mV；U I2=50～200mV；U I3=20～100mV参考电路如下：② 设计一个能实现下列运算关系的电路：U O=-10U I1+5U I2；U I1=U I2=0.1～1V参考电路如下：比例运算实验电路如图1-22所示。
（2）实验仪器设备双路直流稳压电源、示波器、直流信号源、数字万用表、实验箱。
3．实验内容（1）根据设计题目要求，选定电路，确定集成运算放大器型号，并进行参数设计（2）按照设计方案组装电路（3）在设计题目所给输入信号范围内，任选几组信号输入，测出相应输出电压 u o，将实测值与理论值作比较，计算误差。
比例求和设计电路如下：注意：实际上输入可以是任意波形，由于实验室条件所限，本实验输入信号选用直流信号。
μΑ741参数：A od=105dB；R id=2MΩ；R o=1kΩ；f H=10Hz引脚说明：2脚IN--：反相输入端3脚IN+：同相输入端6脚OUT：放大器输出端4脚V--：负电源入端（-12V）7脚V+：正电源入（+12V）（4）在输入端加入不同的输入电压，用万用表直流电压档测量输出值，填写下表：4．实验报告要求准备报告： 写出电路的具体设计过程。
总结报告：根据实验结果，分析产生误差原因。
5．实验注意事项（1）实验完毕要交回元件完整的元件袋！（2）关闭电源连电路，做完实验拆电路时，也要关闭电源拆电路！（3）万用表在测量电阻后测电压时，要注意及时变换档位，否则会烧坏万用表！。
比例运算电路
比例运算电路比例运算电路的输出电压与输入电压之间存在比例关系，即电路可实现比例运算。
比例电路是最基本的运算电路，是其他各种运算电路的根底，本章随后将要介绍的求和电路、积分和微分电路、对数和指数电路等等，都是在比例电路的根底上，加以扩展或演变以后得到的。
根据输入信号接法的不同，比例电路有三种基本形式：反相输入、同相输入以及差分输入比例电路。
1、反相比例运算电路在上图中，输入电压u1经电阻R1加到集成支放的反相输入端，其同相输入端经电阻R2接地。
输出电压u0经RF 接回到反相输入端。
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。
为使差动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 （1）经过分析可知，反相比例运算电路中反应的组态是电压并联负反应。
由于集成运放的开环差模增益很高，因此容易满足深负反应的条件，故可以认为集成运放工作在线性区。
因此，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电压放大倍数。
在上图中，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 （2）上述说明在反相比例运算电路中，集成运放的反相输入端与同相输入端两点的电位不仅相等，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”是反相比例运算电路的一个重要特点。
由于I-=0，由由图可见iI= iF即上式中u-=0，由此可求得反相比例运算电路的电压放大倍数为(3) 下面分析反相比例运算电路的输入电阻。
因为反相输入端“虚地”，显而易见，电路的输入电阻为Rif = R1 (4)综合以上分析，对反相比例运算电路可以归纳得出以下几点结论：1）反相比例运算电路实际上是一个深度的电压并联负反应电路。
在理想情况下，反相输入端的电位等于零，称为“虚地”。
《比例的基本性质》比例5PPT课件 图文
6≠ 3
所以： 1.2∶43
5 和
4 5 ∶5
不能组成比例．
所徐志摩曾说过：“一生中至少该有一次，为了某个人而忘记了自己，不求结果，不求同行，不求曾经拥有，甚至不求你爱我，只求在我最美的年华里，遇见你。”我不知道自己是何等的幸运能在茫茫人海中与你相遇？我也不知道你的出现是恩赐还是劫？但总归要说声“谢谢你，谢谢你曾来过……” 还记得初相识时你那拘谨的样子，话不是很多只是坐在那里听我不停地说着各种不着边际的话。可能因为紧张我也不知道自己想要表达什么？只知道乱七八糟的在说，而你只是静静地听着，偶尔插一两句。想想自己也不知道一个慢热甚至在不熟的人面前不苟言笑的我那天怎么会那么多话？后来才知道那就是你给的莫名的熟悉感和包容吧！
内项 外项
外项积是：2.4 × 40 ＝ 96
＝ 内项积是：1.6 × 60＝96
×
×
＝ 2.4 ︰ 1.6 60 ︰ 40
内项 外项
在比例里，两个外项的积等于 两个内项的积。
2.4×40 ＝ 1.6×60
＝ 2.4︰1.6 60︰40
＝ 外项
内项
2.4
60
内1.项6
外40项
交叉相乘
2.4×40 ＝ 1.6×60
谢谢观赏 无论什么，我仍心怀感激，或许你我只是在人生的烟雨小巷里，水榭楼亭旁一场花的邂逅，一场流水的情缘。谢谢你，曾经来过我的世界，不惊，不扰！ 如若有缘，总会有那么一个人，即便跋山涉水，历经千辛万苦，也会向你奔赴而来;如若有缘，总会有那么一个人，即便拨开万千人群，拨开姹紫嫣红，也会站在光阴的廊桥上，没有早一步，没有晚一步，只为在最美的季节里，与你相遇相知，与你在时光的铜镜里勾勒成一个完美的圆。 我幸，今生在最美的时光遇见了你。张爱玲说，因为爱了，所以慈悲。因为懂得，所以宽容。总有那么一个人，即便全世界都不爱你，也会为你低眉，为你垂泪，为你留一盏温暖的灯，默默守护在你身旁，在清浅的时光里，陪你看草长莺飞，陪你数散落星辰！ 因为有缘，你我同住同修，同见同知，相互依靠，相互取暖。生死契阔，与子成说;执子之手，与子携老。爱，最长情的告白，不是千万句“我爱你”，也不是春花秋月前的山盟海誓，天长地久。而是愿意用其一生的光阴来陪伴你，来包容你！即便在寡味的日子里，也会用爱去浇灌，用心去呵护，为你种出一朵妖艳之花，㶷烂至极。
比例求和运算电路实验报告
比例求和运算电路实验报告---一、实验目的①掌握用集成运算放大器组成比例\求和电路的特点和性能；②学会用集成运算放大电路的测试和分析方法。
二、实验仪器①数字万用表；②示波器；③信号发生器。
三、实验内容Ⅰ.电压跟随器实验电路如图6-1所示：理论值：U i=U+=U-=U图6-1 电压跟随器按表6-1内容实验并记录。
V i（V）-2-0.50+0.51V O（V）R L=∞-2.18-0.671-0.17+0.330.83 R L=5K1-2.18-0.671-0.17+0.330.83表6-1Ⅱ.反相比例放大电路实验电路如图6-2所示：理论值：（U i-U-）/10K=（U--U O）/100K且U+=U-=0故U O=-10U?i图6-2 反相比例放大?器1）按表6-2内容实验并测量记录：直流输入电压U i（mV）3010030010003000输出电压U O 理论估算（mV）-300-1000-3000-1000-30000实测值（mV）-1251-1965-3990-1051-10510误差316%96.5%33% 5.1%0.63%表6-2发现当U i =3000 mV时误差较大。
2）按表6-3要求实验并测量记录：测试条件理论估算值（mV）实测值（mV）ΔU OR L开路，直流输入信号U i由0变为800mV -8000-7800ΔU AB00ΔU R200ΔU R1800800ΔU OLU=800mV，R L由开路变为5K100表6-3其中R L接于V O与地之间。
表中各项测量值均为U i=0及U i=800mV时所得该项测量值之差。
Ⅲ.同相比例放大器电路如图6-3所示。
理论值：U i/10K=（U i-U O）/100K故U O=11U?i图6-3 同相比例放大?电路1）按表6-4和6-5实验测量并记录。
直流输入电压U i（mV）301003001000输出电压U O 理论估算（mV）3301100330011000实测值（mV）6091710241010300误差94.3%40.52%25.4%0.667%表6-4测试条件理论估算值（mV）实测值（mV）ΔU OR L开路，直流输入信号U i由0变为800mV 88008820ΔU AB00ΔU R2800790ΔU R1-800-800ΔU OLU=800mV，R L由开路变为5K188008880表6-5Ⅳ.反相求和放大电路实验电路如图6-4所示。
电子技术实验课件-比例求和运算电路
比例求和运算电路的应用与展望
应用领域
比例求和运算电路在模拟电路、控制系统、信号处理等领域有广泛应用。例如， 在自动控制系统中的调节器、执行器等部件中，比例求和运算电路用于实现比 例、积分和微分控制。
发展趋势
随着电子技术的不断发展，比例求和运算电路将朝着更高精度、更小体积、更 低功耗的方向发展。未来，比例求和运算电路将更加集成化、智能化，能够实 现更复杂的功能和控制。
验证比例求和运算电路的输出结果
学生将通过对比实际测量结果与理论计算结果，来验证比例求和运算电路的功能 是否正确实现。这将帮助他们发现并纠正实验中的错误，提高他们的实验技能和 理论水平。
02
实验设备
电源
01
02
03
电源类型
提供稳定的直流电源，通 常采用线性电源或开关电 源。
电源电压
根据电路需求选择适当的 电源电压，如±5V、 ±12V等。
电源容量
根据电路的电流消耗选择 合适的电源容量，以确保 电源的稳定性和可靠性。
电阻器
电阻类型
根据需要选择不同类型的 电阻，如碳膜电阻、金属 膜电阻等。
电阻值
根据电路需求选择适当的 电阻值，以满足比例求和 运算电路的阻抗匹配和信 号处理要求。
功率
根据电路的电流消耗选择 适当的电阻功率，以确保 电阻的可靠性和稳定性。
分析输出信号与输入信号之间的 关系，理解比例求和运算电路的
工作原理。
分析实验结果并验证理论
根据实验数据和观察结果，分析比例 求和运算电路的性能指标。
总结实验结论，指出实验中存在的问 题和改进方向。
将实验结果与理论值进行比较，验证 理论的正确性。
04
实验结果与讨论
实验数据记录
实验五 比例求和运算电路
实验五 比例求和运算电路一、实验目的1.掌握用集成运算放大电路组成比例、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、实验仪器1.数字万用表2.示波器3.信号发生器三、预习要求1.计算表5.1中的V O 和A f2.估算表5.2的理论值3.估算表5.3的理论值4.计算表5.4中的V O 值 5.计算表5.5中的V O 值四、实验内容1.电压跟随电路实验电路如图5.1所示。
按表5.1内容实验并测量记录。
图5.1 电压跟随电路表5.1V i (V) －2 －0.5 0 ＋0.5 1 V O (V)R L =∞ R L =5K12.反相比例放大器实验电路如图5.2所示。
图5.2 反相比例放大电路按表5.2内容实验并测量记录。
表5.2直流输入电压V i (mV) 30 100 300 1000 输出电压V O理论估算(mV) 实际值(mV) 误差(mV)3.同相比例放大电路 电路如图5.3所示(1) 按表5.3测量并记录。
图5.3 同相比例放大电路表5.3直流输入电压V i (mV)30 100 300 1000 输出电压V O理论估算(mV)实际值(mV) 误差(mV)4.反相求和放大电路。
实验电路如图5.4所示。
按表5.4内容进行实验测量，并与预习计算比较。
图5.4 反相求和放大电路表5.4V i1(V) 0.3 －0.3 V i2(V) 0.2 0.2 V O (V) V O 估(V)5.双端输入求和放大电路实验电路为图5.5所示。
图5.5 双端输入求和电路表5.5V i1(V) 1 2 0.2V i2(V) 0.5 1.8 －0.2V O(V)V O估(V)按表5.5要求实验并测量记录。
五、实验报告1.总结本实验中5种运算电路的特点及性能。
2.分析理论计算与实验结果误差的原因。
电子技术实验课件-比例求和运算电路
02
实验原理
比例运算电路
01
02
03
比例运算电路
通过改变输入信号的幅度， 以一定的比例输出信号的 电路。
放大器
实现比例运算的电子器件， 通过改变输入信号的电压 或电流，以一定的比例放 大或缩小输出信号。
应用前景
比例求和运算电路在物联网、智能家居、医疗电子等领域具有广泛的应用前景。随着人工智能和机器 学习技术的不断发展，比例求和运算电路在信号处理和模式识别等领域的应用也将得到进一步拓展。
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缺点
由于电路中存在模拟元件，其性能会受到温度、湿度等因素的影响，导致电路性 能不稳定。此外，电路的精度和线性度也受到元件参数分散性的影响，需要进行 精确的调整和校准。
展望比例求和运算电路未来的发展趋势和应用前景
发展趋势
随着电子技术的不断进步和应用需求的不断提高，比例求和运算电路将朝着高精度、高稳定性、智能 化等方向发展。新型的集成电路技术和数字化控制技术将为比例求和运算电路的发展提供有力支持。
合理的电路布局可以减小电路 的不对称性，从而减小误差。
提高测量设备精度
采用高精度的测量设备，可以 更准确地测量电路元件的参数
和电路的输出结果。
05
实验总结与展望
总结实验收获与不足
总结实验收获
通过本次实验，我们深入了解了比例求和运算电路的工作原理和实现方式，掌 握了电路的设计和搭建技巧，增强了动手实践能力和解决问题的能力。
搭建比例求和运算电路
根据实验要求，将各个元件按照正确的顺序连接起来，构成比例求和运算电路。 注意检查连接是否正确，确保没有短路或断路现象。
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集成运算放大器在运算方面的应用，主要有 比例、求和、微分、积分、对数、指数、乘法 和除法等。对模拟量进行上述运算时，要求输 出信号反映输入信号的某种运算结果，由此可 以想到，输出电压将在一定的范围内变化，因 此集成运算放大器必须工作在线性区。为了保 证运算放大器工作在线性区，电路中都引入了 深度的负反馈。
反相放大器和同相放大器是集成运算放大器 的最基本的应用电路，许多集成运算放大器组 成 基础的上功组能合电演路变都而是来在的反。相和同相两种主放菜大单器的
理想集成运算放大器具有开环增益无限大，输 入阻抗无限大，输出阻抗为零，带宽无限大，共 模抑制比无限大，失调及温漂为零等特性。实际 运算放大器只能在一定程上接近理想条件。根据 理想条件，由于运算放大器引入深度负反馈，使 集成运算放大器工作在线性范围，集成运算放大 器的应用电路性能分析便是基于以下两个基本法 则：
R1 RF
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2 同相比例运算放大电路
同相比例运算放大电路如图所示。输入 信号 Ui 经电阻 R1 接到运算放大器的同相输 入端，反相输入端经 R2 接地。为了保证电 路稳定工作，反馈信号仍需接到反相输入 端。由图3-8-2可知，它是属于电压串联负 反馈。在同相比例运算放大器的实际电路 中，也应使 R2 = R1 //RF，以保证两个输入端 对地的电阻相等。
Ui
=1+
RF R1
（3-8-2）
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➢ 从式(3-8-2)可以看出，Auf总是大于或等于1。根 据电压串联负反馈的特点，这种电路的输入电阻 高，输出电阻低。
➢
在图所示的电路中，当 RF=0(或 R=1 )时，
由式(3-8-2)可得 =1A，uf 这时电路称为电压跟随
器，如图3-8-3所示，此时输出电压与输入电压
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1.反相比例运算放大电路
反相比例运算放大电路如图所示。输入信 号己经电阻接到运算放大器的反相输入端， 而同相输入端经过电阻 接地。输出电压经 与分压后反馈到反相输入端，构成一个闭 环系统。反相比例运算放大器实际上是一 个深度的电压并联负反馈电路。
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反相放大器
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由图可知，在同相输入端，由于输入电流为
零，RP上没有压降，因此U =0。又因在理想情 况 虚下地，是U反 =相U放，大所器以在U闭≈环0工，作这种状现态象下称的为一虚个地重.
要特点。
由于从反相输入端流入集成运算放大器的电
流为零，据此可以求得电压放大倍数为
（3-8-1）
Auf = U 0
RF
Ui
R1
即放大器的输出电压与输入电压的幅值成正比，
单位增益频率为内补偿式；
不需要外部调零；
净静态功耗很低；
与TTL逻辑电路相容。
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LM324外引脚功能示意图
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四 实验内容
实验五 集成运算放大器在信
号运算方面的应用(一)
－－比例运算电
路
➢一、实验目的 ➢二、预习要求
➢三、基本原理
➢四、实验内容 ➢五、实验设备与器材 ➢六、实验报告要求 ➢七、思考题
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一 实验目的
1．本实验为设计性实验。通过对运算放大 器几种基本电路的设计与测试，理解和认 识放大器的工作原理及电路组成。 2．初步掌握集成运算放大器电路在实际 应用中的设计方法和调试测量技术。 3．理解运算放大器的“虚地”、“虚短”、 “虚断”等概念。
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同相放大器
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必须注意。同相比例运算放大电路的特点是，其
集成运算放大器输人端存在着比较高的共模输入
电 压 ， 不 存 在 虚 地 现 象 。 又 由 于 在 图 中 ，U = U = U i ，因此可以将两个输入端看成是虚短路。由
此可以求出同相比例运算放大电路的电压放大倍
数
Auf
= UO
从信号源看进去的输入电阻近似为 R1。 由于运算放大器的输入级均采用差分电路，
因此在实际应用电路中，为了确保它的两端处
于平衡的工作状态，必须使输入级的偏流在两
个输入端的外接电阻上产生相等的压降，以保
持严格的对称，避免产生附加的差动输入电压。
为使反相输入端与同相输地的电阻相等，在图
3-8-1中应使
= RP
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表3．8．1 LM 324主要参数值参量名称Leabharlann 输入失调电压 输入失调电流
共模抑制比 差模电压增益 单位增益带宽
典型值 单位
±2．O mV
±5．O nA
70
dB
100
dB
1
MHz主菜单
四运算放大器LM324的主要性能特点有：
电 源 范 围 为 单 电 源 3 ～ 30V ， 双 电 源 ±1．5～±15V：
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二 预习要求
1．复习运算放大器的工作原理、理想运 算放大器的理想化条件及两条分析理放大 器的基本法则。
2．巩固负反馈在电路中所起的作用及相 关的理论知识。
3．预习基本运算放大器电路的组成形式 及电路参数设计的理论依据。
4．预习实验测量内容及方法。
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三 基本原理
集成运算放大器是具有高放大倍数的直接 耦合放大电路，它是模拟集成电路中发展 最快、运用性最强的一类集成电路，可以 用作信号的放大、运算和处理，也可以用 作波形的产生和变换，使用极其灵活方便。
R1但 之比相，位而相与反集，成比运值算放大A取器uf 决内部定各于参电主数阻菜无单关RF。与
比值 Auf 可以大于1， 也可以小于 1．当 RF = R1 时，A = -1，这时电路称为单位增 益倒相器或反相器。
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根据电压并联负反馈电路的特点，它的输人
电阻和输出电阻都将减小。根据虚地的概念，
的关系为 = UO ，U它i 与射极跟随器相似，具有 良好的跟随和隔离作用，故在实际电路中得到了
广泛的应用。
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电压跟随器
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➢ 本实验及后面的其他实验多采用LM324集 成电路，它包含四个独立的高增益、内部 具有频率补偿功能的运算放大器。它既可 以单电源使用，也可以双电源使用。其封 装形式为14脚双列直插式，外引脚功能如 图所示，而主要电参数值如下表
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➢ ①由于理想运算放大器的开环差模电压 增益为无限大，只要集成运算放大器的输 出
➢ 电压为有限值，差模输入电压( U- U )就必 须趋于零，即
➢
U- U=
U0 0 Aud
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或
U U
由于理想运算放大器的开环差模输入电阻趋于无穷大，因 而流进集成运算放大器
输入端的电流必趋于零，即：I i 0