比例运算电路的设计

模拟电子技术设计性实验——比例运算电路的设计

电子技术实验室

实验八比例运算电路的设计

为了提高学生的实际动手设计能力，在原来验证性实验的基础上开设了比例运算电路的设计实验。

1.实验目的

掌握集成运算放大器组成的基本比例运算电路的运算关系及比例电路的设计方法。进一步熟悉电路的特点和功能。

2.实验题目

①设计一个能实现下列运算关系的电路：

Uo=20Ui

②设计一个能实现下列运算关系的电路：

Uo=10U11-5U12

U11=U12=0.1～1V

3.实验内容和要求

①根据设计题目要求，选定电路，集成运放选用一个741。

②按照设计方案组装电路。

③在设计题目所给输入信号范围内，任选几组信号输入，测出相应的输出

电压Uo。与理论值作比较，计算误差。

④写出设计总结报告。

集成运放基本运算电路的分析与设计

实验报告 实验名称集成运放基本运算电路的分析与设计 课程名称模电实验 院系部：控计专业班级： 学生姓名：学号： 同组人：实验台号： 指导老师：成绩： 实验日期： 华北电力大学 一、实验目的和要求 1．掌握使用集成运算放大器构成反相输入比例运算电路、同相输入比例运算电路、反相输入求和运算电路、减法运算电路的方法。2．进一步熟悉该基本运算电路的输出与输入之间的关系。 二、实验设备 1．模拟实验箱 2．数字万用表 3．运算放大器LM324 4．10K、20K、100K的电阻若干

5．模拟实验箱上有滑动变阻器可供同学使用 三、实验原理． 实际运放具有高增益、低漂移、高输出阻抗、低输出阻抗、可靠性高的特点，可视为理想器件。运放的理想参数： 1．开环电压增益 A=∞vd2．输入电阻 R=∞，R=∞icid3．输出电阻 R =0 o4．开环带宽 BW= ∞ KCMR =∞．共模抑制比5 ．失调电压、电流6 、=0VI=0 ioio 根据分析时理想运放的条件，得出两个重要结论： =V 虚开路：I=0 V虚短路：i+-下图为反相比例运算放大器与同相比例运算放大器。 四、实验方法与步骤： 1.反向输入比例运算 按实验原理中所示电路接线，接通电源。从实验箱的直流信号源引入输入信号U，测量对应的输出信号U的值，算出A，将实验值与理论值uiO相比较，分析误差产生的原因。 2.同向输入比例运算 参照反相输入比例运算的电路，设计比例系数为6的同相比例运算电路，设计出相应的电路图及表格，得到四组数据。并将测量值与设计要求进行比较。 输入电压不能过大，要保证运放工作在线性区。

3.反向输入比例求和运算 按实验原理中所示电路接线，接通电源。从实验箱的直流信号源引入输入信号U，测量对应的输出信号U的值，算出A，将实验值与理论值uOi相比较，分析误差产生的原因。 4.减法运算 参照反相输入求和运算的电路，设计比例系数为5的减法运算电路，设计出减法运算的电路图及相应的表格，得到四组数据。然后将测量值与设计要求进行比较。． 输入电压不能过大从而保证运放工作在线性区。五、实验结果与数据处理反向输入比例运算(V) U i U(V) o A 实验值u A-5 计算值 -5 -5 -5 u同向输入比例运算自行设计的电路图 自行设计的表格 (V)i (V) U o A 实验值u A6 6 6 6 计算值u反向输入求和运算 U(V) i1U-1 1 -1 (V) 1 i2U实验值o U计算值o减法运算自行设计电路图 自行设计表格 U (V) i1． -1 1 -1 1 (V) U i2U 实验值o U 计算值o六、思考题第

电路设计与负荷计算

电路设计与负荷计算！家装必读！<3367>字节 规铜线截面积分为:1/1.5/2.5/4/6/10/16/25/35/50/70/95/120/150/185/240/300平方毫米 相关的计算公式为： I＝KT0.44A0.75 其中K为修正系数，一般覆铜线在内层时取0.024，在外层时取0.048； T为最大温升，单位为℃； A为覆铜线截面积，单位为mil（不是mm，注意）； I为容许的最大电流，单位为A。 一般铜线安全计算方法是： 2.5平方毫米铜电源线的安全载流量－－28A。 4平方毫米铜电源线的安全载流量－－35A 。 6平方毫米铜电源线的安全载流量－－48A 。 10平方毫米铜电源线的安全载流量－－65A。 16平方毫米铜电源线的安全载流量－－91A 。 25平方毫米铜电源线的安全载流量－－120A。 铝线估算口诀(一)： 二点五下乘以九(2.5×9)，往上减一顺号走(4×8,6×7,10×6,16×5,25×4) 三十五乘三点五(35×3.5)，双双成组减点五 条件有变加折算，高温九折铜升级 穿管根数二三四，八七六折满载流 说明： (1)本节口诀对各种绝缘线(橡皮和塑料绝缘线)的载流量(安全电流)不是直接指出，而是“截面乘上一定的倍数”来表示，通过心算而得。由表5 3可以看出：倍数随截面的增大而减小。 “二点五下乘以九，往上减一顺号走”说的是2.5mm’及以下的各种截面铝芯绝缘线，其载流量约为截面数的9倍。如2．5mm’导线，载流量为2．5×9＝22．5(A)。从4mm’及以上导线的载流量和截面数的倍数关系是顺着线号往上排，倍数逐次减l，即4×8、6×7、10×6、16×5、25×4。 “三十五乘三点五，双双成组减点五”，说的是35mm”的导线载流量为截面数的3．5倍，即35×3.5＝122.5(A)。从50mm’及以上的导线，其载流量与截面数之间的倍数关系变为两个两个线号成一组，倍数依次减0.5。即50、70mm’导线的载流量为截面数的3倍；95、120mm”导线载流量是其截面积数的2.5倍，依次类推。 “条件有变加折算，高温九折铜升级”。上述口诀是铝芯绝缘线、明敷在环境温度25℃的条件下而定的。若铝芯绝缘线明敷在环境温度长期高于25℃的地区，导线载流量可按上述口诀计算方法算出，然后再打九折即可；当使用的不是铝线而是铜芯绝缘线，它的载流量要比同规格铝线略大一些，可按上述口诀方法算出比铝线加大一个线号的载流量。如16mm’铜线的载流量，可按25mm2铝线计算。 铝线估算口诀(二)： 十下五;百上二;二五三五四三界; 七零九五两倍半;穿管温度八九折;

基本运算电路实验报告

实报告 课程名称：电路与模拟电子技术实验指导老师：成绩： 实验名称：基本运算电路设计实验类型：同组学生姓名： 一、实验目的和要求： 实验目的： 1、掌握集成运算放大器组成的比例、加法和积分等基本运算电路的设计。 2、了解集成运算放大器在实际应用中应考虑的一些问题。 实验要求： 1、实现两个信号的反向加法运算 2、用减法器实现两信号的减法运算 3、用积分电路将方波转化为三角波 4、实现同相比例运算（选做） 5、实现积分运算（选做） 二、实验设备： 双运算放大器LM358 三、实验须知： 1．在理想条件下，集成运放参数有哪些特征？ 答：开环电压增益很高，开环电压很高，共模抑制比很高，输入电阻很大，输入电流接近于零，输出电阻接近于零。2．通用型集成运放的输入级电路，为啥均以差分放大电路为基础？ 答：（1）能对差模输入信号放大 （2）对共模输入信号抑制 （3）在电路对称的条件下，差分放大具有很强的抑制零点漂移及抑制噪声与干扰的能力。 3．何谓集成运放的电压传输特性线？根据电压传输特性曲线，可以得到哪些信 息？ 答：运算放大器的电压传输特性是指输出电压和输入电压之比。4．何谓集成运放的输出失调电压？怎么解决输出失调？ 答：失调电压是直流（缓变）电压，会叠 加到交流电压上，使得交流电的零线偏移 （正负电压不对称），但是由于交流电可 以通过“隔直流”电容（又叫耦合电容） 输出，因此任何漂移的直流缓变分量都不 能通过，所以可以使输出的交流信号不受 失调电压的任何影响。 专业： 姓名： 日期： 地点：紫金港东

5．在本实验中，根据输入电路的不同，主要有哪三种输入方式？在实际运用中这三种输入方式都接成何种反馈形式，以实现各种模拟运算？ 答：反相加法运算电路，反相减法运算电路，积分运算电路。都为负反馈形式。 四、实验步骤： 1.实现两个信号的反相加法运算 实验电路： R′= Rl//R2//RF 电阻R'的作用：作为平衡电阻，以消除平均偏置电流及其漂移造成的运算误差 输入信号v s1v s1输出电压v o ，1kHz 0 2.减法器（差分放大电路） 实验电路： R1=R2、R F=R3 输入信号v s1v s1输出电压v o ，1kHz 0 共模抑制比850 3.用积分电路转换方波为三角波 实验电路： 电路中电阻R2的接入是为了抑制由I IO、V IO所造成的积分漂移，从而稳定运放的输出零点。 在t<<τ2（τ2=R2C）的条件下，若v S为常数，则v O与t 将近似成线性关系。 因此，当v S为方波信号并满足T p<<τ2时（T p为方波半个周期时间），则v O将转变

模拟运算电路(三)

实验五模拟运算电路（三） 一、实验目的 1、了解运算放大器的主要直流参数（输入失调电压、输入偏置电流、输入失调电流、温度 漂移、共模抑制比，开环差模电压增益、差模输入电阻、输出电阻等）、交流参数（增益带宽积、转换速率等）和极限参数（最大差模输入电压、最大共模输入电压、最大输出电流、最大电源电压等）的基本概念。 2、熟练掌握运算放大电路的故障检查和排除方法，以及输入阻抗、输出阻抗、增益、幅频 特性、传输特性曲线的测量方法。 二、实验原理 三、预习思考 1、查阅741运放的数据手册，自拟表格记录相关的直流参数、交流参数和极限参数，解释 参数含义。 T:TIP 参数名称参数值参数意义及设计时应该如何考虑 直流参数 输入 失调电压V IO 1(T) <6mV 该参数表示使输出电压为零时需要在输入端作用的电压差。理 想运放当输入电压为零时，其输出电压也为零，但实际运放当 输入电压为零时，其输出端仍有一个偏离零的直流电压，这是 由于运放电路参数不对称所引起的。 输入 偏置电流I IB 80(T)<500nA 该参数指运算放大器工作在线性区时流入输入端的平均电流。 指运放输入级差分对管的基极电流 12 , B B I I,通常由于晶体管参

数的分散性，12B B I I ≠。输入偏置电流的大小，在电路外接电阻确定之后，主要取决于运放差分输入级的性能，当他的β值太小时，将引起偏置电流增加。从使用角度看，偏置电流愈小，由信号源内阻变化引起的输出电压变化也愈小。 输入 失调电流I IO 20(T)<200nA 该参数是指流入两个输入端的电流之差。输出电压为零时，两 输入端静态电流的差值，即12io B B I I I =-。其典型值为几十至 几百Na .由于信号源内阻的存在，io I 会引起一输入电压，破坏放大器的平衡，使放大器输出电压不为零。io I 越小越好，他反映了输入级有效差分对管的不对称程度。 失调电压温漂 αV IO 20/uV C ±? 该参数指温度变化引起的输入失调电压的变化，通常以 /uV C ? 为单位表示.指在规定范围内io V 的温度系数。 共模抑制比K CMR 70(T)<90dB 差模电压增益VD A 与共模电压增益VC A 之比 开环差模 电压增益A VD 6 10 集成运放工作在线性区，接入规定的负载，无负反馈情况下的 直流差模电压增益。VD A 与输出电压0V 的大小有关。通常是在规定的输出电压幅度（如010V V =±）测得的值。VD A 又是频率的函数，频率高于某一数值后，VD A 的数值开始下降。 输出 电压摆幅V OM +/-10 ~14 正负输出电压的摆动幅度极限 差模输入电阻R ID 0.3~2M Ω 输出电阻R O 75 Ω 交流参数 增益带宽积G.BW 0.7~1.6MHZ 增益带宽积A OL * ? 是一个常量，定义在开环增益随频率变化的特性曲线中以-20dB/十倍频程滚降的区域。运放的增益是随信号的频率而变化的，输出电压随信号频率增大而使其下降到最大值的0.707倍的频率范围，称为带宽。 转换速率S R 0.25~0.5V/us (RL>2K) 该参数是指输出电压的变化量与发生这个变化所需时间之比的最大值。SR 通常以V/μs 为单位表示， 有时也分别表示成正向变化和负向变化。当运放在闭环情 况下，其输入端加上大信号（通常为阶跃信号时） ，其输出电压 波形将呈现一定的延时，其主要原因是运放内部电率中的电容 充放电需要一定的时间。SR 表示运放在闭环状态下，每1us 时间内输出电压变化的最大值。 极限参数 最大差模 输入电压V IOR 30V ± 反相和同相输入端所能承受的最大电压值。超过这个电压值， 运放输入级某一侧的BJT 将出现发射结的反向击穿，而使运放的性能显著恶化，甚至可能造成永久性损坏。 最大共模 13V ± 运放所能承受的最大共模输入电压。超过IC R V 值，它的共模抑

加减法运算电路设计

电子课程设 ——加减法运算电路设计 学院：电信息工程学院 专业：电气工程及其自动化 班级： 姓名： 学号： 指导老师：闫晓梅 2014年12月19日

加减法运算电路设计 一、设计任务与要求 1.设计一个4位并行加减法运算电路，输入数为一位十进制数， 2.作减法运算时被减数要大于或等于减数。 3.led灯组成的七段式数码管显示置入的待运算的两个数，按键控制运算 模式，运算完毕，所得结果亦用数码管显示。 4.系统所用5V电源自行设计。 二、总体框图 1.电路原理方框图： 图2-1二进制加减运算原理框图 2.分析： 如图1-1所示，第一步置入两个四位二进制数（要求置入的数小于1010）， 如（1001） 2和（0111） 2 ，同时在两个七段译码显示器上显示出对应的十进制数 9和7；第二步通过开关选择运算方式加或者减；第三步，若选择加运算方式，所置数送入加法运算电路进行运算，同理若选择减运算方式，则所置数送入减法运算电路运算；第四步，前面所得结果通过另外两个七段译码器显示。

例如： 若选择加法运算方式，则（1001）2+（0111）2=（10000）2 十进制9+7=16，并在七段译码显示器上显示16； 若选择减法运算方式，则（1001）2-（0111）2=（00010）2十进制9-7=2，并在七段译码显示器上显示02。 三、选择器件 1.器件种类： 表3-1 2.重要器件简介： （1） . 4位二进制超前进位加法器74LS283：完成加法运算使用该器件。 1).74LS283 基本特性：供电电压： 4.75V--5.25V 输出高电平电流： -0.4mA 输出低电平电流： 8mA 。 2).引脚图： 图3-1 引出端符号: A1–A4 运算输入端 B1–B4 运算输入端 C0 进位输入端 序号 元器件 个数 1 74LS283D 2个 2 74LS86N 5个 3 74LS27D 1个 4 74LS04N 9个 5 74LS08D 2个 6 七段数码显示器 4个 7 74LS147D 2个 8 开关 19个 9 LM7812 1个 10 电压源220V 1个 11 电容 2个 12 直流电压表 1个

模电-模拟运算电路实验

实验五 模拟运算电路 一、实验目的 1、了解并掌握由集成运算放大器组成的比例、加法、减法和积分等基本运算电路的原理与功能。 2、了解运算放大器在实际应用时应考虑的一些问题。 二、实验原理 集成运算放大器是一种具有高电压放大倍数的直接耦合多级放大电路。当外部接入不同的线性或非线性元器件组成输入和负反馈电路时，可以灵活地实现各种特定的函数关系。在线性应用方面，可组成比例、加法、减法、积分、微分、对数等模拟运算电路。 理想运算放大器特性 在大多数情况下，将运放视为理想运放，就是将运放的各项技术指标理想化，满足下列条件的运算放大器称为理想运放。 开环电压增益 A ud =∞ 输入阻抗 r i =∞ 输出阻抗 r o =0 带宽 f BW =∞ 失调与漂移均为零等。 理想运放在线性应用时的两个重要特性： （1）输出电压U O 与输入电压之间满足关系式 U O ＝A ud （U +－U －） 由于A ud =∞，而U O 为有限值，因此，U +－U －≈0。即U +≈U －，称为“虚短”。 （2）由于r i =∞，故流进运放两个输入端的电流可视为零，即I IB ＝0，称为“虚断”。这说明运放对其前级吸取电流极小。 上述两个特性是分析理想运放应用电路的基本原则，可简化运放电路的计算。 基本运算电路 1) 反相比例运算电路 电路如图5－1所示。对于理想运放， 该电路的输出电压与输入电压之间的 i F O U R U -=

关系为 为了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 2＝R 1 // R F 。 图5－1 反相比例运算电路 图5－2 反相加法运算电路 2) 反相加法电路 电路如图5－2所示，输出电压与输入电压之间的关系为 )U R R U R R ( U i22 F i11F O +-= R 3＝R 1 / R 2 / R F 3) 同相比例运算电路 图5－3(a)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 1 F O )U R R (1U + = R 2＝R 1 / R F 当R 1→∞时，U O ＝U i ，即得到如图5－3(b)所示的电压跟随器。图中R 2＝R F ，用以减小漂移和起保护作用。一般R F 取10KΩ， R F 太小起不到保护作用，太大则影响跟随性。 (a) 同相比例运算电路 (b) 电压跟随器 图5-3 同相比例运算电路 4) 差动放大电路（减法器）

运算电路设计

运算电路设计 预习资料： 一. 实验内容概述 本实验需要利用实验室提供的元器件在实验箱上搭建并调试一个运算电路，其电路功能为先将一正弦信号比例放大，再经过积分变为余弦信号，再通过减法运算消除信号中的直流分量。 二. 调试步骤 电路调试时通常做法是：先将整个电路图按功能划分为若干模块，本次电路应该会分为（比例运算电路、积分运算电路、减法运算电路）三个模块；然后分别将各模块内部电路连好，并按照信号流向逐级调试（即从最初信号开始，每次多加一个模块，直至最后整机电路调试成功），本次实验根据题目要求依次调试比例运算电路、积分运算电路、减法运算电路既可。 1. 按照设计好的电路图在实验箱上实现比例运算电路连线，详见下面各步： （1）选取电阻R1，并将其一端连接至运放反相输入端，如下图所示 （2）将电阻R1另一端连线至电源接地端，如下图所示 O u 8-+A I u 1 R 2 R F R +12V -12V 2346 7

（3）选取电阻Rf ，并将其一端连接至运放反相输入端，如下边左图所示 （4）将电阻Rf 另一端连线至运放输出端，如上边右图所示 （5）选取电阻R2，并将其一端连接至运放同相输入端，如下图所示 O u 8-+A I u 1 R 2 R F R +12V -12V 2346 7O u 8-+A I u 1 R 2 R F R +12V -12V 2346 7O u 8-+A I u 1 R 2 R F R +12V -12V 2346 7

（6）将信号发生器信号端连线至电阻R2另一端，并且将信号发生器接地端连线至电源接地端；如下图所示 （7）将电源+12V 连接至运放“7”脚，电源-12V 连接至运放“4”脚，如下图所示 O u 8-+A I u 1 R 2 R F R +12V -12V 2346 7O u 8-+A I u 1 R 2 R F R +12V -12V 2346 7信号发生器

运放三种输入方式的基本运算电路及其设计方法

熟悉运放三种输入方式的基本运算电路及其设计方法 2、了解其主要特点，掌握运用虚短、虚断的概念分析各种运算电路的输出与输入的函数关系。 3、了解积分、微分电路的工作原理和输出与输入的函数关系。 学习重点：应用虚短和虚断的概念分析运算电路。 学习难点：实际运算放大器的误差分析 集成运放的线性工作区域 前面讲到差放时，曾得出其传输特性如图，而集成运放的输入级为差放，因此其传输特性类似于差放。 当集成运放工作在线性区时，作为一个线性放大元件 v o=A vo v id=A vo(v+-v-) 通常A vo很大，为使其工作在线性区,大都引入深度的负反馈以减小运放的净输入,保证v o不超出线性围。 对于工作在线性区的理想运放有如下特点： ∵理想运放A vo=∞，则 v+-v-=v o/ A vo=0 v+=v- ∵理想运放R i=∞ i+=i-=0 这恰好就是深度负反馈下的虚短概念。 已知运放F007工作在线性区，其A vo=100dB=105 ,若v o=10V，R i= 2MΩ。则v+-v-=?，i+=?，i-=?

可以看出，运放的差动输入电压、电流都很小，与电路中其它电量相比可忽略不计。 这说明在工程应用上，把实际运放当成理想运放来分析是合理的。 返回 第二节基本运算电路 比例运算电路是一种最基本、最简单的运算电路，如图8.1所示。后面几种运算电路都可在比例电路的基础上发展起来演变得到。v o∝ v i：v o=k v i(比例系数k即反馈电路增益 A vF,v o=A vF v i) 输入信号的接法有三种： 反相输入（电压并联负反馈）见图8.2

同相输入（电压串联负反馈）见图8.3 差动输入（前两种方式的组合） 讨论： 1）各种比例电路的共同之处是：无一例外地引入了电压负反馈。 2）分析时都可利用"虚短"和"虚断"的结论： i I=0、v N=v p。见图8.4

实验二集成运算放大器的应用模拟运算 (1)

实验七 集成运算放大器的应用（一） 模拟运算电路 预习部分 一、实验目的 1. 研究由集成运算放大器组成的比例、加法、减法和积分等基本运算电路的功能。 2. 掌握运算放大器的使用方法，了解其在实际应用时应考虑的一些问题。 二、实验原理 集成运算放大器是一种具有高电压放大倍数的直接耦合多级放大电路。本实验采用的集成运放型号为μA741，引脚排列如图2-7-1所示。它是八脚双列直插式组件，②脚和③脚为反相和同相输入端，⑥脚为输出端，⑦脚和④脚为正，负电源端，①脚和⑤脚为失调调零端，①⑤脚之间可接入一只几十K Ω的电位器并将滑动触头接到负电源端。 ⑧脚为空脚。 当外部接入不同的线性或非线性元器件组成输入和负反馈电路时，可以灵活地实现各种特定的函数关系。在线性应用方面，可组成比例、加法、减法、积分、微分、对数等模拟运算电路。 1) 反相比例运算电路 电路如图2-7-2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 Uo ＝－（R F / R 1）Ui 为了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 2＝R 1‖R F 。 2) 反相加法电路 图2-7-2 反相比例运算电路 图2-7-3反相加法运算电路 电路如图2-7-3所示，输出电压与输入电压之间的关系为 F i F i F O //R //R R R U R R U R R U 2132211 =??? ? ??+-= 图2-7-1 μA741管脚图

3) 同相比例运算电路 图2-7-4(a)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 Uo ＝（1＋R F / R 1）Ui R 2＝R 1 // R F 当R 1→∞时，Uo ＝Ui ，即得到如图2-7-4(b)所示的电压跟随器。图中R 2＝R F ，用以减小漂移和起保护作用。一般R F 取10K Ω，R F 太小起不到保护作用，太大则影响跟随性。 (a) 同相比例运算电路 (b) 电压跟随器 图2-7-4 同相比例运算电路 4) 差动放大电路（减法器） 对于图2-7-5所示的减法运算电路，当R 1＝R 2，R 3＝R F 时， 有如下关系式 图2-7-5 减法运算电路 图2-7-6 积分运算电路 5) 积分运算电路 反相积分电路如图2-7-6所示。在理想化条件下，输出电压uo 等于 ()()01 C t i O U dt U RC t U +-=? 式中 Uc(o)是t ＝0时刻电容C 两端的电压值，即初始值。 如果u i (t)是幅值为E 的阶跃电压，并设Uc(o)＝0，则 ()RC E Edt RC t U t O -=-=?01 即输出电压 Uo(t)随时间增长而线性下降。显然R C 的数值越大，达到给定的Uo 值所需的时间就越长。积分输出电压所能达到的最大值受集成运放最大输出范围的限值。 ()121 i i F O U U R R U -=

集成运放电路的设计

一设计目的 1.集成运算放大电路当外部接入不同的线性或非线性元器件组成输入和负反 馈电路时，可以灵活地实现各种特定的函数关系，在线性应用方面，可组成比例、加法、减法、积分、微分等模拟运算电路。 2.本课程设计通过Mulitisim编写程序几种运算放大电路仿真程序，通过输入 不同类型与幅度的波形信号，测量输出波形信号对电路进行验证，并利用Protel软件对实现对积累运算放大电路的设计，并最终实现PCB版图形式。二设计工具：计算机，Mulitisim，Protel软件 三设计任务及步骤要求 1)通过Mulitisim编写程序运算放大电路仿真程序，通过输入不同类型与 幅度的波形信号，测量输出波形信号对电路进行验证。输入电压波形可以任意选取，并且可对输入波形的运算进行实时显示，并进行比较； 2)对设计完成的运算放大电路功能验证无误后，通过Protel软件对首先对电 路进行原理图SCH设计，要求：所有运算放大电路在一张原理图上； 输入输出信号需预留接口； 3)设计完成原理图SCH后，利用Protel软件设计完成印制板图PCB，要求：至 少为双层PCB板； 四设计内容 1集成运算放大器放大电路概述

集成电路是一种将“管”和“路”紧密结合的器件，它以半导体单晶硅为芯片，采用专门的制造工艺，把晶体管、场效应管、二极管、电阻和电容等元件及它们之间的连线所组成的完整电路制作在一起，使之具有特定的功能。集成放大电路最初多用于各种模拟信号的运算（如比例、求和、求差、积分、微分……）上，故被称为运算放大电路，简称集成运放。集成运放广泛用于模拟信号的处理和产生电路之中，因其高性价能地价位，在大多数情况下，已经取代了分立元件放大电路。 2集成运放芯片的选取和介绍 由于LM324具有电源电压范围宽，静态功耗小，可单电源使用，价格低廉等优点，而本次电子设计实验对精度要求不是非常高,LM324完全满足要求,因此我们这里选用LM 324作为运放元件 LM324是四运放集成电路,它采用14脚双列直插塑料封装，外形如图。它的内部包含四组形式完全相同的运算放大器，除电源共用外，四组运放相互独立。每一组运算放大器可如图所示的符号来表示，它有5个引出脚，其中“+”、“-”为两个信号输入端，“V+”、“V-”为正、负电源端，“Vo”为输出端。两个信号输入端中，Vi-（-）为反相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的位相反；Vi+（+）为同相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相同。LM324的引脚排列见图。 3运放电路基本原理及其Mulitisim仿真 3.1．同相比例运放电路

集成运放基本应用之一—模拟运算电路

集成运放基本应用之一—模拟运算电路

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实验十二集成运放基本应用之一——模拟运算电路 一、实验目的 1、了解并掌握由集成运算放大器组成的比例、加法、减法和积分等基本运算电路的原理与功能。 2、了解运算放大器在实际应用时应考虑的一些问题。 二、实验原理 集成运算放大器是一种具有高电压放大倍数的直接耦合多级放大电路。当外部接入不同的线性或非线性元器件组成输入和负反馈电路时，可以灵活地实现各种特定的函数关系。在线性应用方面，可组成比例、加法、减法、积分、微分、对数等模拟运算电路。 理想运算放大器特性： 在大多数情况下，将运放视为理想运放，就是将运放的各项技术指标理想化，满足下列条件的运算放大器称为理想运放： 开环电压增益A ud=∞ 输入阻抗r i=∞ 输出阻抗r o=0 带宽f BW=∞ 失调与漂移均为零等。 理想运放在线性应用时的两个重要特性： （1）输出电压U O与输入电压之间满足关系式 U O＝A ud（U+－U－） 由于A ud=∞，而U O为有限值，因此，U+－U－≈0。即U+≈U－，称为“虚短”。

（2）由于r i =∞，故流进运放两个输入端的电流可视为零，即I IB ＝0，称为“虚断”。这说明运放对其前级吸取电流极小。 上述两个特性是分析理想运放应用电路的基本原则，可简化运放电路的计算。 基本运算电路 1) 反相比例运算电路 电路如图5－1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 为了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 2＝R 1 // R F 。 图5－1 反相比例运算电路 图5－2 反相加法运算电路 2) 反相加法电路 电路如图5－2所示，输出电压与输入电压之间的关系为 )U R R U R R ( U i22 F i11F O +-= R 3＝R 1 / R 2 // R F 3) 同相比例运算电路 图5－3(a)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 1 F O )U R R (1U + = R 2＝R 1 / R F 当R 1→∞时，U O ＝U i ，即得到如图5－3(b)所示的电压跟随器。图中R 2＝R F ， i 1 F O U R R U -=

除法运算电路(模拟电路课程设计)

模拟电路课程设计报告设计课题：除法运算电路 专业班级： 学生： 学号： 指导教师： 设计时间：

目录 第一设计任务与要求 (3) 第二方案设计与论证 (3) 第三单元电路设计与参数计算 (4) 第四总原理图及元器件清单 (9) 第五安装与调试 (11) 第六性能测试与分析 (12) 第七结论与心得 (14) 第八参考文献 (15)

题目4：除法运算电路（4） 一、设计任务与要求 1．设计一个二输入的除法运算电路。 2．用桥式整流电容滤波集成稳压块电路设计电路所需的正负直流电源（±12V）。 二、方案设计与论证 该课程设计是做一个二输入的除法电路，而因此需要利用对数和指数运算电路实现或者用模拟乘法器在集成运放反馈通路中的应用来实现。 在产生正、负电源的实用电路中，多采用全波整流电路，最常用的是单向桥式整流电路，即将四个二极管首尾相连，引出两根线接变压器，另外两个接后面电路，并将桥式整流电路变压器副边中点接地，并将二个负载电阻相连接，且连接点接地。电容滤波电路利用电容的充放电作用，使输出电压趋于平滑。 方案一： 除法电路的输出电压正比于其两个输入电压相除所得的商，所以利用对数电路、差分比例运算电路和指数电路，可得除法运算电路的方块图： I1 u

方案二： 利用反函数型运算电路的基本原理，将模拟乘法器放在集成运放的反馈通路中，便可构成除法运算电路。 比较： 方案一：该方案是利用对数电路、差分比例运算电路和指数电路的组合来设计的，运算放大器uA741要四个，电阻也很多，对焊接有很大的要求，要焊的器件比较多，相对来说比较复杂。 方案二：该方案是利用模拟乘法器放在集成运放的反馈通路中的应用， uA741只要一个，电阻也很少，焊接起来比较方便。 我选择方案二。 三、单元电路设计与参数计算 1.对数运输电路 （1）电路原理图 由二极管方程知 ) 1e (D S D -=T U u I i 当 u D >>U T 时， T U u I i D e S D ≈

东南大学模电实验报告模拟运算放大电路

东南大学电工电子实验中心 实验报告 课程名称：模拟电路实验 第一次实验 实验名称：模拟运算放大电路（一）院（系）：专业： 姓名：学号： 实验室: 实验组别： 同组人员：实验时间： 评定成绩：审阅教师：

实验一 模拟运算放大电路（一） 一、实验目的： 1、 熟练掌握反相比例、同相比例、加法、减法等电路的设计方法。 2、 熟练掌握运算放大电路的故障检查和排除方法，以及增益、传输特性曲线的测量方法。 3、 了解运放调零和相位补偿的基本概念。 二、实验原理： 1、反向比例放大器 反馈电阻R F 值一般为几十千欧至几百千欧，太大容易产生较大的噪声及漂移。R 的取值则应远大于信号源v i 的内阻。 若R F = R ，则为倒相器，可作为信号的极性转换电路。 2、电压传输特性曲线 双端口网络的输出电压值随输入电压值的变化而变化的特性叫做电压传输特性。电压传输特性在实验中一般采用两种方法进行测量。一种是手工逐点测量法，另一种是采用示波器X-Y 方式进行直接观察。 示波器X-Y 方式直接观察法：是把一个电压随时间变化的信号（如：正弦波、三角波、锯齿波）在加到电路输入端的同时加到示波器的X 通道，电路的输出信号加到示波器的Y 通道，利用示波器X-Y 图示仪的功能，在屏幕上显示完整的电压传输特性曲线，同时还可以 测量相关参数。 具体测量步骤如下： F V R A =- R

(1) 选择合理的输入信号电压，一般与电路实际的输入动态范围相同，太大除了会影响测量结果以外还可能会损坏器件；太小不能完全反应电路的传输特性。 (2) 选择合理的输入信号频率，频率太高会引起电路的各种高频效应，太低则使显示的波形闪烁，都会影响观察和读数。一般取50～500Hz 即可。 (3) 选择示波器输入耦合方式，一般要将输入耦合方式设定为DC，比较容易忽视的是在X-Y 方式下，X 通道的耦合方式是通过触发耦合按钮来设定的，同样也要设成DC。 (4) 选择示波器显示方式，示波器设成X-Y 方式，对于模拟示波器，将扫描速率旋钮逆时针旋到底就是X-Y 方式；对于数字示波器，按下“Display”按钮，在菜单项中选择X-Y。 (5) 进行原点校准，对于模拟示波器，可把两个通道都接地，此时应该能看到一个光点，调节相应位移旋钮，使光点处于坐标原点；对于数字示波器，先将CH1 通道接地，此时显示一条竖线，调节相应位移旋钮，将其调到和Y 轴重合，然后将CH1 改成直流耦合，CH2 接地，此时显示一条水平线，调节相应位移旋钮，将其调到和X 轴重合。 3、电压增益(电压放大倍数A V) 电压增益是电路的输出电压和输入电压的比值，包括直流电压增益和交流电压增益。实验中一般采用万用表的直流档测量直流电压增益，测量时要注意表笔的正负。 交流电压增益测量要在输出波形不失真的条件下，用交流毫伏表或示波器测量输入电压V i(有效值)或V im(峰值)或V ip-p（峰-峰值）与输出电压V o(有效值)或V om(峰值)或 V op-p（峰-峰值），再通过计算可得。 三、预习思考： 1、设计一个反相比例放大器，要求：|A V|=10，Ri>10KΩ，将设计过程记录在预习报告上； 2、设计一个电路满足运算关系V O= -2V i1 + 3V i2 四、实验内容： 1、23页实验内容1，具体内容改为： (I)图5-1电路中电源电压±15V，R1=10kΩ，R F=100 kΩ，R L＝100 kΩ，R P＝10k//100kΩ。 按图连接电路，输入直流信号V i分别为－2V、－0.5V、0.5V、2V，用万用表测量对应不同V i时的V o值，列表计算A vf并和理论值相比较。其中V i通过电阻分压电路产生。

二级运算放大电路版图设计

1前言1 2二级运算放大器电路 1 2.1电路结构 1 2.2设计指标 2 3 Cadence仿真软件 3 3.1 schematic原理图绘制 3 3.2 生成测试电路 3 3.3 电路的仿真与分析 4 3.1.1直流仿真 4 3.1.2交流仿真 4 3.4 版图绘制 5 3.4.1差分对版图设计 6 3.4.2电流源版图设计 7 3.4.3负载MOS管版图设计 7 3.5 DRC & LVS版图验证 8 3.5.1 DRC验证 8 3.5.2 LVS验证 8 4结论 9 5参考文献 9

本文利用cadence软件简述了二级运算放大器的电路仿真和版图设计。以传统的二级运算放大器为例，在ADE电路仿真中实现0.16umCMOS工艺，输入直流电源为5v，直流电流源范围27~50uA,根据电路知识，设置各个MOS管合适的宽长比，调节弥勒电容的大小，进入stectre仿真使运放增益达到40db，截止带宽达到80MHz和相位裕度至少为60。。版图设计要求DRC验证0错误，LVS验证使电路图与提取的版图相匹配，观看输出报告，要求验证比对结果一一对应。 关键词：cadence仿真，设计指标，版图验证。 Abstract In this paper, the circuit simulation and layout design of two stage operational amplifier are briefly described by using cadence software. In the traditional two stage operational amplifier as an example, the realization of 0.16umCMOS technology in ADE circuit simulation, the input DC power supply 5V DC current source 27~50uA, according to the circuit knowledge, set up each MOS tube suitable ratio of width and length, the size of the capacitor into the regulation of Maitreya, the simulation of stectre amplifier gain reaches 40dB, the cut-off bandwidth reaches 80MHz and the phase margin of at least 60.. The layout design requires DRC to verify 0 errors, and LVS validation makes the circuit map matching the extracted layout, viewing the output report, and requiring verification to verify the comparison results one by one. Key words: cadence simulation, design index, layout verification.

01运算放大器16个基本运算电路设计

运算放大器16个基本运算电路设计 一、集成运算放大器放大电路概述 集成电路是一种将“管”和“路”紧密结合的器件，它以半导体单晶硅为 芯片，采用专门的制造工艺，把晶体管、场效应管、二极管、电阻和电容等元件及它们之间的连线所组成的完整电路制作在一起，使之具有特定的功能。集成放大电路最初多用于各种模拟信号的运算（如比例、求和、求差、积分、微分……）上，故被称为运算放大电路，简称集成运放。集成运放广泛用于模拟信号的处理和产生电路之中，因其高性价能地价位，在大多数情况下，已经取代了分立元件放大电路。 1.1反向比例电路 第1题：电路如下，推导输入与输出的关系，计算电路的理论值，并与仿真值比较，说明电路功能。 v u u R R u i i f 5101 0-=-=-=根据虚断虚短得 1.2反向求和加法电路 第2题：电路如下，推导输入与输出的关系，计算电路的理论值，并与仿真值比较，说明电

路功能。 v u u u R R u R R u i i i f i f 3(10)212 3 11 0-=--=--=—根据虚断虚短得 1.3电压跟随电路 第4题 电路如下，推导输入与输出的关系，计算电路的理论值，并与仿真值比较，说明电路功能。 这是一个电压跟随器： mv u u R R u i i f 100)1(11 1 0==+=

1.4加减运算电路 加减运算电路如图4所示，输入信号1i u 、2i u 分别加在反相输入端和同相输入端，这种形式的电路也称为差分运算电路。 输出电压为： 2 21123 1 (1) f f o i i R R R u u u R R R R =+ - +

输电线路设计计算公式集1～3章

导线截面的选择 1、按经济电流密度选择 线路的投资总费用Z1 Z1 =(F0+αΑ)Ｌ 式中：F0—与导线截面无关的线路单位长费用； α—与导线截面相关的线路单位长度单位截面的费用； Α—导线的截面积； Ｌ—线路长度。 线路的年运行费用包括折旧费，检修维护费和管理费等，可用百分比 b 表示为 Z 2=bZ 1=b(F 0+aA)L 线路的年电能损耗费用（不考虑电晕损失）： Z 3=3I 2max Ci A PL 式中i —最大负荷损耗小时数。可依据最大负荷利用小时数和功率因数 I max —线路输送的最大电流 C —单位电价 P —导线的电阻率 若投资回收年限为 n 得到导线的经济截面A n A m =I max ) 1(3nb a nPCi + 经济电流密度J n Jn= n A I max =nPCi nb a 3) 1(+ An=n J I max 我国的经济电流密度可以按表查取。

2、按电压损耗校验 在不考虑线路电压损耗的横分量时，线路电压、输送功率、功率因数、电压损耗百分数、导线电阻率以及线路长度与导线截面的关系，可用下式表示 )(01 2?δtg X R U L P m += 式中：δ—线路允许的电压损耗百分比； P m —线路输送的最大功率，MW ； U i —线路额定电压KV L —线路长度m ； R —单位长度导线电阻，Ω/m ； X 0—单位长度线咱电抗，Ω/m ，可取0.4×10-3 Ω/m ； tg ?—负荷功率因数角的正切。 3、按导线允许电流校验 （1）按导线的允许最大工作电流校验 导线的允许最大工作电流为 Im= 1 0) R t t F -（β 其中 R1=[] A P t t 0 0)(21-+ 上二式中a —导线的电阻温度系数 t —导线的允许正常发热最高温度。我国钢芯铝绞线一般采用+70℃，大跨越可采用+90℃；钢绞线的允许温度一般采用+125℃； t 0—周围介质温度，应采用最高气温月的最高平均气温，并考虑太阳辐射的影响； β—导线的散热系数； F —单位长度导线的散热面积，F=md ； R 1—温度t 时单位长度导线的电阻； P 0—温度t 0时导线的电阻率； A —导线的截面积 d —导线的直径； （2）按短路电流校验

基本运算放大器电路设计

基本运算放大器电路设计

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武汉理工大学 开放性实验报告 （A类） 项目名称：基本运算放大器电路设计实验室名称：创新实验室 学生姓名：**

创新实验项目报告书 实验名称基本运算放大器电路设计日期2018.1.14 姓名** 专业电子信息工程 一、实验目的（详细指明输入输出） 1、采用LM324集成运放完成反相放大器与加法器设计 2、电源为单5V供电，输入输出阻抗均为50Ω，测试负载为50Ω输出误差 不大于5% 3、输入正弦信号峰峰值V1≤50mV,V2=1V，输出为-10V1+V2. 二、实验原理（详细写出理论计算、理论电路分析过程）(不超过1页) 通过使用LM324来设计反相放大器和加法器，因为每一个芯片内都有4个运放，所以我们就是使用其内部的运放来连接成运算放大器电路。 我们采用两个芯片串联的方式进行芯片的级联。对于反相放大器，输出电压Vo=-Rf/R1*Vi；对于同相加法器，Vo=(Rf/R1*Vi1+Rf/R2*Vi2)。 由于对该运放使用单电源5V供电，故需要对整个电路的共地端进行 2.5V 的直流偏置。为实现2.5V的共地端，在这里采用了电压跟随器的运放模型。2.5V 的分压点用两个相同100k的电阻进行分压，并根据经验选取了一个10uF的极性电容并联在2.5V分压点处，起滤除电源噪声的作用。最终由电压跟随器输出端作为后面电路的共地端。同样为使反相放大器能够放大10倍，有-Rf/R1=-10,即Rf=10R1,可取R1=10kΩ，Rf=100kΩ，则R2=R1//Rf。对于加法器，有R1=R2=Rf,均取为100kΩ，则R=100kΩ。