反相比例运算电路仿真分析
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。
反相比例放大器
i1=if （虚断）
ui uo Rf
电压放大倍数: A
uo ui
Rf R1
R1
2 电路图
3 输1)同相输入端通常通过电阻R2接地 , R2是一静态平衡 电阻，即在静态时（输入信号ui＝0）,两个输入端对地的 等效电阻要相等，达到平衡状态。其作用是消除静态基极 电流对输出电压的影响。因此：R2＝R1//RF。 (2)设ui为正，则uo为负，此时反相输入端的电位高于输 出端的电位，输入电流i1和反馈电流if的实际方向即如图 中所示，差值电流id＝i1－if，即if削弱了净输入电流 (差值电流)，故为负反馈。反馈电流if取自输出电压uo， 并与之成正比，故为电压反馈。反馈信号在输入端是以电 流的形式出现的，它与输入信号并联，故为并联反馈。因 此，反相比例运算电路是一个并联电压负反馈电路 。
总结
集成运放可以构成加法、减法、积分、微分、对 数和反对数等多种运算电路。在这些电路中，均 存在深度负反馈。因此，运放工作在线性放大状 态。这时可以使用理想运放模型对电路进行分析， “虚短”和“虚断”的概念是电路分析的有力工 具。
The End Thanks
反相放大器的原理
1 反相比例运算 2 电路图 3 输出波形图
集成运算放大器构成的运算电路
1 比例运算电路
一. 反相比例运算
判断方法：
虚地点
ui
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 +_
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。
反相比例运放电路 课件
Add your company slogan
请批评指正，谢谢！
电
数
路
求
模
电
型
阻
使 电 路 平 衡
反 推 验 证
LOGO
小结 反相比例运算
牢记该电路的结构和名称
知道RF的反馈类型 会计算反馈电阻
虚短 VN =VP
会用公式进行灵活计算
Vo Rf Vi R1
Avf Rf R1
会用虚短虚断分析电路
Rf
Vi R1
LOGO
练习
基础应用 知识拓展 灵活应用
反相比例运放练习
3. 若R1=R2，写Vo的表达式？
R2
Vi R1 R3
—∞
VO Vo =-Vi
+
+
反相器
电路设计
图中“
1 ”表示放大系数为1。
LOGO
练习
基础应用 知识拓展 灵活应用 电路设计
LOGO
应用
反相比例运放----- 知识应用
基础应用
1.已知R1=30K, R2=60K, Vi=3mv,求 I1、 I2 、 Vo？ 闭环压放大倍数Avf ？平衡电阻R3？
2.已知R1=20K, Vi= -1mv, Vo=15mv, 求R2？ 闭环电压放大倍数Avf？
vo1
VO
LOGO
练习
基础应用 知识拓展 灵活应用 电路设计
反相比例运放练习
电路设计：按下列给出的运算关系式，
画出其运算电路图，并计算其元件参数。 (1)V0= －2.5 Vi (Rf=25k);
(2)V0= 2.5 Vi (Rf=10k)
反相比例电路.ppt
Au
R RP
R
(1
Rf R1
)
P(1
Rf R1
)
两种形式的同向运算电路，电压放
大倍数的公式仅相差一个分压比P。
11
4、同相比例电路特例——电压跟随器
电压跟随器是同相比例运算的特例 。假如对普通的同相
比例电路，令Rf =0（或R1=∞），则电路变成如下图所示 的形式。
根据式：
Au
uo ui
电路的反馈组态是： 电压并联负反馈
图6－1反相比例运算电路
4
反相比例电路的特点：
因反向比例运算电路带有负反馈网络，所以，集 成运放工作在线性工作区。利用“虚断”和“虚短” 的概念可分析输出电压和输入电压的关系。
（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）uN= uP，而uP=0，反相端R1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R1，输出电阻近似为零。
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
（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
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。
反相比例放大电路精讲
uo Rf 电压放大倍数: A ui R1
uo ui R1 Rf
2 电路图
ห้องสมุดไป่ตู้
3 输出波形图
关于电路的注意事项：
(1)同相输入端通常通过电阻R2接地 , R2是一静态平衡 电阻，即在静态时（输入信号ui＝0）,两个输入端对地的 等效电阻要相等，达到平衡状态。其作用是消除静态基极 电流对输出电压的影响。因此：R2＝R1//RF。 (2)设ui为正，则uo为负，此时反相输入端的电位高于输 出端的电位，输入电流i1和反馈电流if的实际方向即如图 中所示，差值电流id＝i1－if，即if削弱了净输入电流 (差值电流)，故为负反馈。反馈电流if取自输出电压uo， 并与之成正比，故为电压反馈。反馈信号在输入端是以电 流的形式出现的，它与输入信号并联，故为并联反馈。因 此，反相比例运算电路是一个并联电压负反馈电路 。
反相放大器的原理
1 反相比例运算 2 电路图 3 输出波形图
集成运算放大器构成的运算电路
1 比例运算电路
一. 反相比例运算
虚地点
if
Rf
判断方法：
把放大器看成理想放大器， 根据它的电压传输特性，可 以利用虚短和虚断的方法
ui
R1 i1
u－ u+
－ ∞ A + +
uo
u+ =0 u－=u+=0（虚地）
总结
集成运放可以构成加法、减法、积分、微分、对 数和反对数等多种运算电路。在这些电路中，均 存在深度负反馈。因此，运放工作在线性放大状 态。这时可以使用理想运放模型对电路进行分析， “虚短”和“虚断”的概念是电路分析的有力工 具。
The End Thanks
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”。
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 。
Proteus 电源设计电路仿真
这次是我们第一次做课程设计，在此之前我对Proteus软件的操作和运用都不是很熟悉，通过在电脑上对proteus软件进行操作和学习，在加上这次的课程设计让我慢慢培养了综合应用课本理论解决实际问题的能力，熟悉了Proteus对电源电路的仿真、测试过程。熟悉了proteus中的各种元器件的位置和用法。体会到了proteus的强大功能。
三端可调稳压器的输出电压可调，稳压精度高，输出波纹小。其一般的输出电压为1.25~35V或-1.25~-35V。比较典型的产品有LM317和LM337等。
LM317的输出电压范围是1.2V至37V，负载电流最大为1.5A。它的使用非常简单，仅需两个外接电阻来设置输出电压。此外它的线性调整率和负载调整率也比标准的固定稳压器好。LM317内置有过载保护、安全区保护等多种保护电路。
在本次课程设计中主要采用两种核心集成芯片，分别是三端式稳压器、集成运算放大器。三端式稳压器：随着半导体工艺的发展，稳压电路也制成了集成器件。由于集成稳压器具有体积小，外接线路简单、使用方便、工作可靠和通用性等优点，因此在各种电子设备中应用十分普遍，基本上取代了由分立元件构成的稳压电路。集成稳压器的种类很多，应根据设备对直流电源的要求来进行选择。对于大多数电子仪器、设备和电子电路来说，通常是选用串联线性集成稳压器。而在这种类型的器件中，又以三端式稳压器应用最为广泛。运算放大器：集成电路运算放大器（简称集成运放）是模拟集成电路中应用极为广泛的一种器件，它不仅用于信号的运算、处理、变换、测量和信号产生电路，而且还可用于开关电路中。运算放大器作为基本的电子器件，虽然本身具有非线性的特性，但在许多情况下，它作为线性电路的器件，很容易用来设计各种应用电路。
图1反相比例运算电路图2反相加法运算电路?反相加法电路电路如图2所示输出电压与输入电压之间的关系为urrurrui22fi11fo???r3r1r2rf?同相比例运算电路图3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电源设计电路仿真6i1fourr1u??r2r1rf当r1时uoui即得到如图4所示的电压跟随器
验证实验--运算放大电路同相、反相与加减法电路实验
验证实验四 运算放大电路同相、反相及加减法电路实验一、实验目的（1）掌握由集成运算放大器组成的比例、加法、减法和积分等模拟运算电路功能。
（2）熟悉运算放大器在模拟运算中的应用。
二、主要设备及器件函数信号发生器、双踪示波器、交流毫伏表、数字万用表、直流稳压电源、实验电路板。
三、实验原理1、反相比例运算电路反相比例运算电路如图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：i 1foUR R U -=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R ´=R1||Rf 。
实验中采用10 k Ω和100 k Ω两个电阻并联。
图1 反相比例运算电路2、同相比例运算电路图2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 )1(UR R U +=当R1→∞时，Uo=Ui ，即为电压跟随器。
图2 同相比例运算电路3、反相加法电路反相加法电路电路如图3所示，输出电压与输入电压之间的关系为)+(=B 2f A 1f o U R RU R R U - R ´ = R1 || R2 || Rf图3 反相加法电路4、同相加法电路同相加法电路电路如图4所示，输出电压与输入电压之间的关系为：)+++(+=B 211A 2123f 3o U R R R U R R R R R R U图4 同相加法电路5、减法运算电路（差动放大器）减法运算电路如图5所示，输出电压与输入电压之间的关系为：f f o A B 1121 ()()R R R U U U R R R R '=+'+-+当R1 = R2，R ´ = Rf 时，图5电路为差动放大器，输出电压为：)(=A B1fo U U R R U -图5 减法运算电路四、实验内容注意正、负电源的接法，并切忌将输出端短路，否则将会损坏集成块。
信号输入时先按实验所给的值调好信号源再加入运放输入端。
模拟电路应用-反相比例运算电路
3、 反相比例运算电路的仿真
电路设计及要求
利用集成运算设计一个反向放大-4倍的电 路。 （1）参数自选，完成电路设计 （2）利用multisim 仿真软件对设计的电 路进行仿真，使用Tek数字示波器观察输入、 输出波形的关系。
3、 反相比例运算电路的仿真
设计电路
if
i1 in
Rf
u R1 uupnip
仿真电路
相位相反 放大倍数为4
小结
认识反相比例运算放大电路。 会分析反相比例运算放大电路。 会仿真反相比例运算放大电路。
THANKS
反相比例运算电路
学习提纲
1 反相比例运算电路的构成 2 反相比例运算电路的分析 3 反相比例运算电路的仿真
1、反相比例运算电路组成
if
i1 in
Rf
u R1 uupnip
i
R2
8
输入信号ui从反相端输入 反馈信号回到反相端
uo
平衡电阻
2、 反相比例运算电路分析
if
i1 in
Rf
u R1 uupnip
i
R2
8
选取：R1=1KΩ，则Rf=4KΩ
uo
则平衡电阻：R2 = R1 // R f
≈1KΩ
3、 反相比例运算电路的仿真
仿真电路
仿真要求 反向比例运算电路的仿真电路， 如图所示。 （1）输入信号Vi为1kHz、幅 度20mV的正弦波， （2）使用Tek数字示波器观察 输入、输出波形，
3、 反相比例运算电路的仿真
i
R2
8
uo
平衡电阻
为使两输入端对地直流电阻相等：
R2 = R1 // R f
2、 反相比例运算电路分析
反相加法运算电路仿真实验报告
反相加法运算电路
时间5月16号
试验目的：
1)学会使用仿真进行电路的分析，了解工作原理及特性；
2)加深对反相加法运算电路的理解。
实验器材：
安装仿真软件的计算机一台。
实验原理：
1)集成运算放大器对微弱电信号的放大和控制作用；
2)利用反馈网络，实现模拟信号的多种运算，反相加法运算
电路的输出电压等于，多食物电压以不同的比例反相求和。
实验步骤：
1)根据以下实验原理俩接好仿真电路，如图所示；
2)由图中参数计算出理论值U0=-2.5V；
3)进行仿真，观察万用表的读数并记录；
4)万用表测得其读数均为：-2.498V
实验结论（结果）：
因为仿真测得U0=-2.498V约等于2.5V，在误差允许范围内，U0与计算出来的理论值相等，所以得出反相加法运算电路的输出电压等于多输入电压以不同的比例反相求和，即U0=-（U1·R f/R1+U2·R f/R2)。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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/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。
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
212
()()()
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
2
2
2
(1)3V j RC
F R C j RC
ω=
-ω+ω
故当01R C
ω=
，则上式变为
00
13(
)
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：
1C 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：
43
()()()
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。