運(yùn)算放大器的仿真實(shí)驗(yàn)

1、告nrt/4ZJ指導(dǎo)教師颯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) 4314 成 績(jī)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)與制作實(shí)驗(yàn)?zāi)康? .常握運(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MultisimlO對(duì)電路進(jìn)行仿真分析：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MultisimlO對(duì)二階有源低通濾波電路進(jìn)行仿真分析；4 .實(shí)驗(yàn)儀器Multisiml

2、O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。5 .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?？蓪?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，即心電0_*0。(2)理想運(yùn)放在作線性放大時(shí)，兩輸入端電壓近似相等，即：UJ U-1 .反相放大

3、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4=-Rf/Ra增益要求確定之后，學(xué)與%的比值即確定，在選擇其值時(shí)需注意：勺與義不要過(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。一般取當(dāng)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。xu= 1 + /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1 + %/%圖3-1反相放大器L1圖3-2同相放大器9當(dāng)吃為有限值時(shí)，放大器增益4恒大于1。當(dāng)（或勺=0）時(shí)，同相放大器具有同相跟隨的

4、作用，即4 = q,稱之為跟隨器。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所不。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% = （1 + ?）世（學(xué)+凈）入1匹2 爪3式中，勺=&。因此與與每個(gè)

5、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)& = R2 =的時(shí)，Uo = (Gi+Un)。4.減法器減法器實(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%=1+豺（餐叫糕心取電阻% = &，勺=修，則%噎仇-%）5 .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 = _(2.5% + 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)滿足如卜.公式的加法電路(

6、必須同時(shí)使用兩個(gè)運(yùn)放)Uo = (Ui2-4Uit)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)瞼的誤 差。6 .實(shí)驗(yàn)原理仿真圖：1.加法如圖：由虛短與虛短知：UjUp0 fIn=Ip=OUo UilUi2=1Rf1520Uo=-(2Uii+3. 5UJ2減法如圖:Uil-UNR2UN-UoRfUo= (1 釣飄BP： Uo= (Ui2- 4UU)voo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

7、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：% =-(2.5/ + 3a2)電壓火1Uo理論值仿真圖直0. 5010. 499-2. 783-2. 75A流-0. 601-0. 6013. 3763.3B輸0. 7000. 702-3. 965-3. 85C入0. 8000. 500-3. 618-3.5D0. 8010. 301-3. 015-2.9E交0. 2000. 5002. 0282F流0. 4010. 4992. 5782.5G輸0. 4990. 6013. 1463. 05H入0. 5010. 7

8、013. 5143. 35I0. 8010. 7004.2494. 1J減法：公式：Uq = (Ui2 417,1)電壓4工Ut2Uo理論值仿真圖直1.0000. 999-3. 042-0.3K流-1. 000-2. 0012. 0782L輸-1. 998-4. 003-4.198-4M入-1.005-1.9982. 1542N0. 4993. 0031.02610交0. 3001. 5010. 3030.3P流0. 3002. 0010. 7980.8Q輸0. 5011.9980.0100R入0. 5012. 5010. 5020.5S1.0003. 0021.0521T九.仿真圖圖A圖B63|ila因刑voovooI M ”UK ZCC17圖K圖LvooU2KA CO02.00485 VDC圖N圖0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