運(yùn)算放大器仿真實(shí)驗(yàn)

1、實(shí)驗(yàn)報(bào)告冊(cè)指導(dǎo)教師 邱剛 課程名稱 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 實(shí)驗(yàn)名稱 集成運(yùn)算放大器的設(shè)計(jì) 實(shí)驗(yàn)類型 設(shè)計(jì) 學(xué)院名稱 電子與信息工程 專 業(yè) 電子與信息工程年級(jí)班級(jí) 2011級(jí)電信3班 學(xué)生姓名 趙明貴 學(xué) 號(hào) 201107014314 成 績(jī) 2012年11月29日 實(shí)驗(yàn)四 集成運(yùn)算放大器的設(shè)計(jì)運(yùn)算放大器應(yīng)用電路的設(shè)計(jì)與制作一 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 掌握運(yùn)算放大器和濾波電路的基本工作原理；2. 掌握運(yùn)用運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)濾波電路的原理方法；3. 會(huì)用Multisim10對(duì)電路進(jìn)行仿真分析；二 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1. 講解運(yùn)算放大器和濾波電路的基本工作原理；2. 講解用運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)濾波電路的原理方法；3. 用Multi

2、sim10對(duì)二階有源低通濾波電路進(jìn)行仿真分析；三 實(shí)驗(yàn)儀器Multisim10軟件;電阻若干，導(dǎo)線若干，線路板一塊，ua741運(yùn)放兩個(gè)，萬(wàn)用表，實(shí)驗(yàn)箱。四 實(shí)驗(yàn)原理 集成運(yùn)算放大器是高增益的直流放大器。在它的輸入端和輸出端之間加上不同的反饋網(wǎng)絡(luò)，就可以實(shí)現(xiàn)各種不同的電路功能。可實(shí)現(xiàn)放大功能及加、減、微分、積分、對(duì)數(shù)、乘、除等模擬運(yùn)算及其他非線性變換功能；將正、負(fù)兩種反饋網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，還可具有產(chǎn)生各種模擬信號(hào)的功能。 本實(shí)驗(yàn)著重以輸入和輸出之間施加線性負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)后所具有的運(yùn)算功能進(jìn)行研究。理想運(yùn)放在線性運(yùn)用時(shí)具有以下重要特性： （1）理想運(yùn)放的同相和反相輸入端電流近似為零，即。 （2）理想運(yùn)放在作

3、線性放大時(shí)，兩輸入端電壓近似相等，即：。 1.反相放大器 信號(hào)由反相端輸入，電路如圖3-1所示。在理想條件下，放大器的閉環(huán)增益。 增益要求確定之后，與的比值即確定，在選擇其值時(shí)需注意：與不要過(guò)大，否則會(huì)引起較大的失調(diào)溫漂；但也不要過(guò)小，否則無(wú)法滿足輸入阻抗的要求。一般取為幾十千歐至幾百千歐。當(dāng)時(shí)，放大器的輸出電壓等于其輸入電壓的負(fù)值。此時(shí)，它具有反相跟隨的作用，稱之為反相器。 2.同相放大器 信號(hào)由同相端輸入，電路如圖3-2所示。在理想條件下，放大器的閉環(huán)增益為圖3-1 反相放大器 圖3-2 同相放大器 當(dāng)為有限值時(shí)，放大器增益恒大于1。當(dāng)（或=0）時(shí)，同相放大器具有同相跟隨的作用，即，稱之為

4、跟隨器。跟隨器有圖2-3所示的兩種電路形式，具有輸入阻抗高，輸出阻抗低的特點(diǎn)，且有阻抗變換的作用，常用來(lái)做緩沖或隔離級(jí)。圖3-3電壓跟隨器3.加法器根據(jù)信號(hào)輸入端的不同有同相加法器和反向加法器兩種形式。原理電路如圖3-4和圖3-5所示。圖3-4同相加法器 圖3-5反相加法器 圖3-5的反相加法器，運(yùn)放的輸入端有一端接地，另一端由于理想運(yùn)放的“虛地”特性，使得加在此輸入端的多路輸入電壓可以彼此獨(dú)立地通過(guò)自身輸入回路電阻轉(zhuǎn)換為電流，精確地進(jìn)行代數(shù)相加運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)加法的功能。同相加法器的輸出電壓為式中，。因此與每個(gè)回路電阻均有關(guān)，要滿足一定的比例關(guān)系，調(diào)節(jié)不便。反相加法器的輸出電壓為當(dāng)時(shí)，)。4.減法

5、器減法器實(shí)際上是反相放大器與同相放大器的組合，電路如圖3-6所示，在理想條件下，輸出電壓與各輸入電壓的關(guān)系為圖3-6減法器取電阻，則五.設(shè)計(jì)內(nèi)容 用運(yùn)算放大器UA741完成下面的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，UA741的工作電壓為±12 V。 1.第10周：設(shè)計(jì)一個(gè)滿足如下公式的加法電路（必須同時(shí)使用兩個(gè)運(yùn)放）UO=-(2.5Ui1+3Ui2) 檢查方法：輸入交流或者直流電壓，輸出結(jié)果應(yīng)該滿足公式。2.第11周：設(shè)計(jì)一個(gè)滿足如下公式的加法電路（必須同時(shí)使用兩個(gè)運(yùn)放） UO = (Ui2-4Ui1) 檢查方法：輸入交流或者直流電壓，輸出結(jié)果應(yīng)該滿足公式。五注意事項(xiàng)在焊接電路板時(shí)，需避免因焊接不當(dāng)造成電路短

6、接的現(xiàn)象，導(dǎo)致將運(yùn)放燒壞。在使用導(dǎo)線時(shí)，因盡量使用較短的導(dǎo)線，最好使用接線柱，這樣可以減少實(shí)驗(yàn)的誤差。六 實(shí)驗(yàn)原理仿真圖：1.加法如圖：由虛短與虛短知：UN=UP=0， IN=IP=0 -= UO=-(2Ui1+3.5Ui2)2減法如圖：由虛短與虛斷得： IN=IP=0， UN = UP = Ui2 = , UO = (1+)(UI2)- Ui1 即： UO = (Ui2 - 4Ui1)七誤差分析：實(shí)驗(yàn)當(dāng)中所使用的電阻與標(biāo)準(zhǔn)值之間存在一定的誤差，在焊接時(shí)所使用的導(dǎo)線也會(huì)給實(shí)驗(yàn)造成一定的誤差。以及萬(wàn)用表的讀數(shù)不穩(wěn)定，輸入電壓與實(shí)際電壓的不一致都給實(shí)驗(yàn)造成了誤差。八數(shù)據(jù)記錄及處理。加法：公式：UO

7、=-(2.5Ui1+3Ui2)電壓Uo理論值仿真圖直流輸入0.5010.499-2.783-2.75A-0.601-0.6013.3763.3B0.7000.702-3.965-3.85C0.8000.500-3.618-3.5D0.8010.301-3.015-2.9E交流輸入0.2000.5002.0282F0.4010.4992.5782.5G0.4990.6013.1463.05H0.5010.7013.5143.35I0.8010.7004.2494.1J減法：公式：UO=(Ui2-4Ui1)電壓Uo理論值仿真圖直流輸入1.0000.999-3.042-0.3K-1.000-2.0012.0782L-1.998-4.003-4.198-4M-1.005-1.9982.1542N0.4993.0031.0261O交流輸入0.3001.5010.3030.3P0.3002.0010.7980.8Q0.5011.9980.0100R0.5012.5010.5020.5S1.0003.0021.0521T九.仿真圖圖A 圖B 圖C 圖D 圖E圖F圖G圖H圖I圖J圖K圖L圖M圖N圖O圖P圖Q圖R圖S圖T九實(shí)驗(yàn)總結(jié)通過(guò)本次實(shí)驗(yàn)，大大的鍛煉了自己的動(dòng)手能力。在焊接電路時(shí)，總會(huì)出現(xiàn)很多的差錯(cuò)，有時(shí)是電路短接了，有時(shí)