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 n
v v v v R R --=
所以 R R v v A i u 1
20
-== 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 i
R 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 I
n d C dt
d R RC
dt 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。

【实验内容】
一、反相比例运算电路的仿真
实验仿真电路如图所示，接好电路，测出输入、输出两端的电压波形图，如下图。

反相比例运算电路及输入电压和输出电压的波形图
二、反相积分运算电路的仿真
实验仿真电路如图所示，接好电路，测出输入、输出两端的电压波形图，如下图。

反相积分运算电路及输入电压和输出电压的波形图
三、反相微分运算电路的仿真
实验仿真电路如图所示，接好电路，测出输入、输出两端的电压波形图，如下图。

反相微分运算电路及输入电压和输出电压的波形图【实验结果分析】
1、反相比例运算电路
由实验原理可知: 2
120
2 10
u R
A R
=-=-=-.由实验波形图可得：
20
2
10
u
A=-=-
实际结果与理论相符。

2、反相积分运算电路
由波形图可知，输出电压为输入电压对时间的积分，且它们的电压波形图的相位是相反的。

实际结果与理论相符。

3、反相微分运算电路
由波形图可知，输出电压为输入电压对时间的微分，且它们的电压波形图的相位是相反的。

实际结果与理论相符。

4、误差分析，实验存在一些小的误差，可以忽略不计，因此实验结果与理论基本相符。