反相比例運(yùn)算電路

1、西安建筑科技大學(xué)華清學(xué)院課程設(shè)計(jì)（論文）課程名稱： 模擬電子線路電課程設(shè)計(jì) 題 目： 反相比例運(yùn)算電路 院 （系）： 機(jī)械電子工程系 專業(yè)班級(jí)： 電子信息科學(xué)與技術(shù)0902 姓 名： 謝宏龍 學(xué) 號(hào)： 0906030216 指導(dǎo)教師： 高樹(shù)理 2011年 7 月 8 日摘 要本設(shè)計(jì)主要通過(guò)Multisim軟件實(shí)現(xiàn)了對(duì)模擬電子基礎(chǔ)中的集成運(yùn)電路的設(shè)計(jì)和模擬。小組成員分別對(duì)由集成運(yùn)放電路組成的反相運(yùn)算放大電路和同相運(yùn)算放大電路進(jìn)行設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)主要內(nèi)容包括：由集成運(yùn)算放大電路組成的反相比例運(yùn)算放大電路跟隨器的輸出波形的觀察和比較，求出它的電壓放大倍數(shù)，電阻的分析和比較，共模輸入電壓的比較分析，構(gòu)成同相

2、比例運(yùn)算放大電路的原理和特性的介紹，通過(guò)對(duì)同相和反相比例運(yùn)算放大電路的比較得出一些結(jié)論。在本設(shè)計(jì)中，不僅包括實(shí)驗(yàn)所要求的內(nèi)容，而且對(duì)由集成運(yùn)算放大電路構(gòu)成的同相放大電路和由集成運(yùn)放構(gòu)成的反相比例運(yùn)算放大電路原理和作用作了比較詳細(xì)的的說(shuō)明，這樣能夠使大家更好的對(duì)其組成的電路能夠更好的了解，同時(shí)也使人們了解到了其的應(yīng)用以及功能所在，以便更合理的應(yīng)用它們。關(guān)鍵字 Multisim，反相運(yùn)算放大器，同相運(yùn)算放大器，目 錄1緒論.22 Multisim的簡(jiǎn)介.33 集成運(yùn)算放大器電路的介紹和特性.3 3.1介紹.3 3.2 特性.34 由集成運(yùn)算短路構(gòu)成的反相比例運(yùn)算電路的設(shè)計(jì).4 4.1 電路圖設(shè)計(jì).

3、4 4.2 反相比例運(yùn)算電路波形的觀察.4 4.3 由集成運(yùn)算短路構(gòu)成的反相比例運(yùn)算電路特性.55 由集成運(yùn)算短路構(gòu)成的同相比例運(yùn)算電路的特性和原理.5 5.1 原理.5 5.2 特性.66 反相比例運(yùn)算電路和同相電路的對(duì)比.67 課設(shè)的體會(huì)與心得.68 結(jié)束語(yǔ).79 參考文獻(xiàn).8反相比例運(yùn)算電路1 緒論 本設(shè)計(jì)主要通過(guò)仿真軟件實(shí)現(xiàn)了對(duì)模擬電路的設(shè)計(jì)和仿真，設(shè)計(jì)出由集成運(yùn)放放大電路構(gòu)成的反相比例運(yùn)算電路和同相比例運(yùn)算電路。通過(guò)自行設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)上課本知識(shí)的深化，鍛煉了學(xué)生的動(dòng)手能力和自主學(xué)習(xí)能力。本設(shè)計(jì)中主要實(shí)現(xiàn)了輸入輸出波形的觀察和比較，對(duì)非線性失真進(jìn)行觀察和分析。對(duì)反相比例

4、運(yùn)算電路的誤差分析，計(jì)算電路的放大倍數(shù)，觀察在設(shè)計(jì)中的對(duì)各種現(xiàn)象的觀察，對(duì)同相比例運(yùn)算電路的特性介紹。了解反相比例運(yùn)算電路的特點(diǎn)，同時(shí)也驗(yàn)證了反相比例運(yùn)算電路特性。通過(guò)對(duì)反相和同相運(yùn)算電路的對(duì)比，了解它們各自的特性。它們的應(yīng)用很廣泛，因?yàn)樗鼈円肓素?fù)反饋，所以它改善了負(fù)放大電路的多方面性能，如提高放大倍數(shù)穩(wěn)定性、減小非線性失真、抑制噪聲、拓寬頻帶等，因此它在電路中的應(yīng)用十分廣泛。2 Multisim的簡(jiǎn)介 Multisim是電路仿真中要用到的一種重要的軟件，可以通過(guò)它來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)電路的設(shè)計(jì)和模擬仿真，是一種簡(jiǎn)單又實(shí)用的工具。它具備高度集成的操作界面；豐富的元件庫(kù)；類型齊全的仿真功能；強(qiáng)大的分析功能

5、；強(qiáng)大的虛擬儀表功能；提供了多種輸入和輸出接口功能等優(yōu)點(diǎn)，分析功能也較強(qiáng)可以毫不夸張地說(shuō)，Multisim是迄今為止使用最方便，最直觀的的仿真軟件，這也是國(guó)內(nèi)許多重點(diǎn)大學(xué)采用該軟件進(jìn)行教學(xué)和實(shí)驗(yàn)的原因。3 集成運(yùn)算放大電路的介紹和特性 3.1 介紹： 集成運(yùn)放是在電路設(shè)計(jì)中廣泛使用的遠(yuǎn)見(jiàn)，其基本應(yīng)用分為兩類：線性應(yīng)用和非線性應(yīng)用。當(dāng)集成運(yùn)放加負(fù)反饋使其閉環(huán)工作在線性區(qū)域時(shí)，可構(gòu)成放大、正弦波震蕩和有源濾波器等；當(dāng)其處于開(kāi)環(huán)或外加正反饋使其工作在非線性區(qū)域時(shí)，可構(gòu)成電壓比較器和矩形波發(fā)生器等。本設(shè)計(jì)通過(guò)對(duì)一些典型的運(yùn)放應(yīng)用電路的仿真分析讓我們更深的理解和熟練的應(yīng)用集成運(yùn)放電路。 3.2 特性：

6、（1）理想運(yùn)算放大器特性開(kāi)環(huán)電壓放大倍數(shù)Au； 輸入電阻Ri，輸出電阻RO0； 失調(diào)與漂移為零； 帶寬fBW。 （2）當(dāng)理想運(yùn)放電路工作在線性區(qū)域時(shí)的重要性質(zhì)： 因?yàn)镽i，則有i+=i-=0，即運(yùn)放電路的輸入電流為0，因此可把兩個(gè)輸入端看成開(kāi)路，但并不是真正開(kāi)路，簡(jiǎn)稱“虛斷”。 因?yàn)锳u，則有ui=u+=u-=（uo/Au），即u+u-，理想運(yùn)放的兩個(gè)輸入端間電位相等，可看做是短路，但并不是真正的短路，叫做“虛短”。4 由集成運(yùn)算短路構(gòu)成的反相比例運(yùn)算電路的設(shè)計(jì) 4.1 電路圖設(shè)計(jì) 圖1 反相比例運(yùn)算電路 電路圖為集成運(yùn)放電路組成的反相比例運(yùn)算放大電路。 4.2 反相比例運(yùn)算電路波形的觀察 圖

7、2 波形 結(jié)論:由圖可以看出波形出現(xiàn)明顯的反相。 4.3 由集成運(yùn)算短路構(gòu)成的反相比例運(yùn)算電路特性 電壓放大倍數(shù): 理想運(yùn)放放大器組成的反相比例運(yùn)算電路如圖1，顯然是一個(gè)電壓并聯(lián)負(fù)反饋電路。在輸入信號(hào)作用下，根據(jù)理想運(yùn)放虛斷的特性有，通過(guò)R1的電流I1和通過(guò)R3的電流I3相等，即I1=I3， 根據(jù)虛短的特性，有u+u-， 則電壓放大倍數(shù)Au=uo/ui，其中uo為輸出電壓，ui為輸入信號(hào)源。所以Au=-R3/R1。 輸入電阻：反相比例運(yùn)算電路的輸入電阻Ri=（ui/i1）=R1,保證集成運(yùn)放兩輸入斷對(duì)地第電阻的平衡，同相輸入端的電阻應(yīng)該取Rp=R1/R3，集成運(yùn)放電路的輸入電阻很大，但集成運(yùn)放

8、構(gòu)成的反相比例運(yùn)算電路的輸入電阻R1，起數(shù)值一般在幾千歐到幾十千歐之間。 共模輸入電壓：反相比例運(yùn)算電路具有虛地的特點(diǎn)，所以反相比例運(yùn)算電路的共模輸入信號(hào)為0.5 由集成運(yùn)算短路構(gòu)成的同相比例運(yùn)算電路的特性和原理 5.1 原理同相比例運(yùn)算電 路同相比例運(yùn)算電路如圖 1.8.3 所示。其閉環(huán)增益為 同相比例運(yùn)算電路屬電壓串聯(lián)負(fù)反饋，具有輸入阻抗高，輸出阻抗低的特點(diǎn)。在多級(jí)放大電路中，常做緩沖或隔離級(jí)。特別是當(dāng) 1 開(kāi)路F 短路時(shí)，同相放大器就變成了同相跟隨器。其用途與射極跟隨器相同。 5.2 特性 同相比例運(yùn)算電路具有高輸入電阻、低輸出電阻的優(yōu)點(diǎn)。 同相比例運(yùn)算電路的電壓放大倍數(shù)可以大于1，等于

9、1，但不能小于1.電壓放大倍數(shù)為正，所以輸出與輸入同相。它可以改成電壓跟隨器，并且比分立遠(yuǎn)見(jiàn)構(gòu)成的跟隨器性能好的多。輸入電阻趨向無(wú)窮。共模輸入電壓為輸入信號(hào)源電壓U1。6 反相比例運(yùn)算電路和同相電路的對(duì)比 電壓放大倍數(shù)的比較： 反相輸入比例運(yùn)算電路的電壓放大倍數(shù)為：Au=-R3/R1，所以說(shuō)它的放大倍數(shù)可以大于1，等于1，小于1. 同相比例運(yùn)算電路的電壓放大倍數(shù)為：Au=1+（R3/R1）所以說(shuō)它的放大倍數(shù)可以大于1，等于1，但不能小于1. 輸入電阻的比較： 反相輸入比例運(yùn)算電路的輸入電阻等于R1。 同相輸入比例運(yùn)算電路的輸入電阻很大，等于運(yùn)放的同相輸入端和反相輸入端之間的輸入電阻，并且在理想

10、條件下為無(wú)窮大。 共模輸入電壓的比較： 反相輸入比例運(yùn)算電路的共模輸入電壓等于0。 同相比例運(yùn)算電路的共模輸入電壓等于輸入電壓Ui。 而它們的輸出都偏離零點(diǎn)。7 課設(shè)的體會(huì)與心得 回顧本課程設(shè)計(jì)，我們小組成員齊心合力，在老師的幫助下，我們學(xué)會(huì)了運(yùn)用Multisim軟件去對(duì)電路的仿真與分析。我們運(yùn)用Multisim對(duì)集成運(yùn)放電路進(jìn)行了仿真和數(shù)據(jù)分析，通過(guò)對(duì)集成運(yùn)放電路組成的反相集成運(yùn)算放大電路的波形分析、輸入電壓、電阻和共模信號(hào)等。我們驗(yàn)證書本知識(shí)的同時(shí)更深的理解了這些知識(shí)。我們小組成員還對(duì)同相比例運(yùn)算放大電路進(jìn)行了仿真設(shè)計(jì)，對(duì)反相和同相進(jìn)行了比較，并且的除了結(jié)論。幫助我們加深了記憶的同時(shí)也讓我們更深一步了解了集成運(yùn)放電路。 通過(guò)對(duì)電路圖，波形，輸入電壓，電阻，共模輸入電壓觀察，分析，我們得出了很多結(jié)論。同時(shí)也鍛煉了我們的手動(dòng)操作能力和自主學(xué)習(xí)能力。8 結(jié)束語(yǔ)在老師辛勤的指導(dǎo)下，小組成員齊心協(xié)力共同設(shè)計(jì)了由集成運(yùn)放電路構(gòu)成的反相比例運(yùn)算放大電路和由集成運(yùn)放構(gòu)成的同相比例運(yùn)算放大電路的仿真實(shí)驗(yàn)。通過(guò)這次的實(shí)驗(yàn)，小組成員受益頗多，不僅加深了對(duì)模擬電子技術(shù)知識(shí)的理解，而且通過(guò)實(shí)驗(yàn)增強(qiáng)了自己的動(dòng)手能力和分析能力。雖然在設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到了很多問(wèn)題，但是在老師的指導(dǎo)下，小組成員努力奮斗最終成功的完成了本次設(shè)計(jì)。9 參考文獻(xiàn) 1 童詩(shī)白.華成英.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ).高等教育出版社: