模电-模拟运算电路实验
模电加减法运算电路实验总结
模电加减法运算电路实验总结对于学生而言，这个内容有点陌生。
因此，他们对这门课的兴趣不高。
为了改变这种现状，我从制作思路和如何提高学生学习兴趣方面着手准备了这份材料。
经过两周的努力终于完成了本节的内容。
通过此次模电的教学实践，使自己对于模电课程又重新认识与理解。
下面具体谈谈在教学中得出的几点体会：模拟电子技术课程的教学过程中涉及到许多加减乘除运算电路。
由于以前从未接触过类似知识，因此觉得它比较难学，尤其是加减乘除运算电路。
因此，给同学们带来很多麻烦，每当老师讲授加减乘除运算电路时，他们都显得无精打采的样子。
久而久之导致了对模电课程产生厌倦情绪。
针对这些问题，首先我尝试寻找问题的根源所在，然后再根据问题的症结去处理问题。
最后将问题解决掉。
由于实际的应用环境并非像理论书上说的那么复杂。
也正好符合学生感官的直观认识。
因此可以直观地理解。
还有，从日常生活中可以发现，加减乘除运算电路在我们日常生活中十分普遍，只要稍微留意一下就能找到相关事例。
所以在本节课上讲述了电子计算机的起源——算盘。
为什么算盘被淘汰？是否取代算盘？让学生清楚算盘存在的历史背景，明白算盘没落的真正原因。
在教学中利用计算机绘图软件画出的电路图帮助学生更快速地掌握了算盘的工作原理。
避免了枯燥乏味的抽象介绍。
学生通过动态的电路演示就会马上想到算盘怎么用，只需鼠标轻松一点即可进行加减乘除运算。
模电的数字部分主要是指：二进制数，0，1。
数码管和译码器是二进制的主要载体。
在计算机中，二进制运算的运算规则是固定的。
而0，1的表示却灵活多变。
它既能够用来表示逻辑0，1的位置，还能表示某个信号。
随着科技的发展，人们开始研究用0，1来编写加减乘除等功能的数字逻辑电路，把它称为逻辑电路。
在本次课上我们将讲解的是用集成电路制作电子计算器的原理。
为什么用集成电路呢？一般说来，只要满足晶体管有输入端口、输出端口，输出级的输出信号为正或负即可；另外集成电路便宜、易于操作，能够做出各种各样的形式，且易于修改。
模电实验报告-运算放大电路
实验仪器： 稳压电源 示波器 信号发生器 运算放大器 电阻、电容
实验步骤： 1）首先检查所领用实验仪器、器件是否工作正常、引脚是否完好。 2）按实验图一接好电路，检查无误后接入电源，用万用表测量运放的输入、输出端的 静态电压，并记录。 3）利用信号发生器，在 Vi 端输入一正弦信号：频率为 1KHz，幅度为 100mV。 4）在 Vo 端观察信号输出，并记录输出幅度，同时比对 Vi 和 Vo 之间的相位，并记录。 5）再调整信号发生器的幅度值至 200mV，重复 3）的步骤。 6）按实验图二接好电路，检查无误后接入电源，用万用表测量运放的输入、输出端的 静态电压，并记录。 7）利用信号发生器，在 Vi 端输入一正弦信号：频率为 1KHz，幅度为 100mV。 8）重复 3） 、4）步骤，记录数据。
数据记录： 记录条目 静态工作电压 1 反相比例放大器 正向输入端： 反向输入端： 输出端： 正向输入端： 反向输入端： 输出端： 输出信号 （V0） 波形： 万用表测试 记录内容 备注
2
同相比例放大器
输入信号（Vi） 4 5 100mV
------------------------------
4
200mV
5
波形：Leabharlann ------------------------------
------------------------------
深圳大学学生实验报告用纸
实验结论：
指导教师批阅意见：
成绩评定：
指导教师签字： 年 月 日 备注：
注：1、报告内的项目或内容设置，可根据实际情况加以调整和补充。 2、教师批改学生实验报告时间应在学生提交实验报告时间后 10 日内。
运算放大电路运算放大电路计算集成运算放大电路差分运算放大电路两级运算放大电路模拟运算放大电路基本运算放大电路模拟运算放大电路三差动放大电路实验负反馈放大电路实验
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。
模拟运算电路
=（）由于=∞，而为有限值，因此，≈0。
即，称为“虚短”。
（2）由于=∞，故流进运放两个输入端的电流可视为零，即＝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。
2、基本运算电路(1) 反相比例运算电路电路如图7-1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R2＝R1//RF。
(2) 反相加法电路电路如图7-2所示，输出电压与输入电压之间的关系为：=-（）＝////图7-1反相比例运算电路图7-2反相加法运算电路(3) 同相比例运算电路图7-3(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：=1+＝//当→∞时，＝，即得到如图7-3(b)所示的电压跟随器。
图中＝，用以减小漂移和起保护作用。
一般取10KΩ，R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(4) 差动放大电路（减法器）对于图7-4所示的减法运算电路，当＝，＝时，有如下关系式：=（）(5) 积分运算电路反相积分电路如图7-5所示。
在理想化条件下，输出电压等于：（t）= -（）图7-4 减法运算电路图7-5 积分运算电路式中，（）是t＝0时刻电容C两端的电压值，即初始值。
如果（t）是幅值为E的阶跃电压，并设（）＝0，则：（t）= -= -t即输出电压（t）随时间增长而线性下降。
显然RC的数值越大，达到给定的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。
0.1 0.1 0.1 0.2 -2.23 -3.30 -2 -3。
模拟电子线路实验实验五.集成运放组成的基本运算电路
式的改变将如何影响电压传输特性？ （2）集成运算放大器的输入输出成线性关系，输出电
压将会无限增大，这话对吗？为什么？
下次实验
实验实验六、七 扩音机电路的综合测试 预习：实验34 三极管共射极放大电路 预习：第十一章 预习：第十二章－12.1音频功率放大电路设计
实验五、集成运放组成的基本 运算电路
1、桌号请写在实验地点后 例如，地点：东3－212 A1 2、日期：2007.6.5 星期二下午
相关知识（μA741引脚）
集成运算放大电路（简称集成运放）是一种高增益 的直流放大器，它有二个输入端。根据输入电路的不同， 有同相输入、反相输入和差动输入三种方式。在实际运 用中都必须用外接负反馈网络构成闭环，用以实现各种 模拟运算。
实验注意事项同反相加法运算实验。
R1 10K
υS R′ 10K
RF 100K +15V
－
A
＋
-15V
v0
(1
RF R1
)vs
vO
同相比例运算电路
3. 减法器（差分放大电路）
减法器电路，为了消除输入偏置电流以及输入共模成分 的影响，要求R1=R2、RF=R3。 实验注意事项同反相加法运算实验。
实验时应注意：
1. 为提高运算精度，首先应对输出直流电位进行测试，即保证零 输入时为零输出。 2. 被加输入信号可以为直流，也可以选用正弦，方波或三角波 信号。但在选取信号的频率和幅度时，应考虑运放的频响和输 出幅度的限制。 3. 为防止出现自激振荡，应用示波器监视输出电压波形。
1. 实现两个信号的反相加法运算
5. 用积分电路转换方波为三角波
实验四 模拟运算电路
U i1（V）
0.2 －0.2
（V） Ui2 0.6 －0.6
U O（V）
（测量值）
U O （V）
（理论值）
（2）设计电路满足运算关系 o=-2Vi1+3Vi2 ）设计电路满足运算关系V Vi1接入 接入1kHz、0.5V的方波信号 、 的方波信号 Vi2接入 接入5kHz、0.1V的正弦信号 、 的正弦信号
电气工程学院电气工程学院实验四模拟运算电路一实验设备与元件一实验设备与元件一实验设备与元件一实验设备与元件实验箱和连接线元件介绍二极管集成运算放大器引脚介绍引脚介绍741二电路的基本连接二电路的基本连接外接元件的安装外接元件的安装外接元件区二极管的连接二极管的连接ua741ua741的连接的连接正负电源的连接正负电源的连接负电源端正电源端直流小信号的产生直流小信号的产生两路直流小信号两路直流小信号产生装置产生装置幅度调幅度调节旋钮节旋钮1v1v1v1v连续可调连续可调输出端输出端接地端可省略连接线接地端可省略连接线直流小信号大小的测量直流小信号大小的测量信号为正电压信号为正电压信号为负电压信号为负电压红表笔黑表笔黑表笔红表笔运放电源的连接运放电源的连接使用案例反相比例运算电路反相比例运算电路1krf10krl10k基本电路vi端vo端信号测量vi端vo端测波形输入交流信号测有效值三实验内容三实验内容1在输入接地的情况下进行调零并用示波器观察输出端是否存在自激振荡
取 R1 = 1K RF = 10K RL = 10K
基本电路
vi端
vo端
信号测量
输入交流信号
vi端
测波形
vo端
测有效值
（三）实验内容
1、反相输入比例运算电路
在输入接地的情况下，进行调零， （1）在输入接地的情况下，进行调零，并用示波器观察输出端是否存 在自激振荡。如有，对于设有外接补偿的运放应调整补偿电容， 在自激振荡。如有，对于设有外接补偿的运放应调整补偿电容，或检查 电路是否工作在闭环状态，直至消除自激方可进行实验。 电路是否工作在闭环状态，直至消除自激方可进行实验。
模拟电子电路 实验一 集成运放的线性运算电路 实验报告
实验一集成运放的线性运算电路
一、实验目的
1．掌握运放运算电路的测量分析方法。
2．巩固集成运放几种典型运算电路的用法，掌握电路元、器件选择技巧。
二、实验内容
1．反相求和运算电路实验；
2．差动比例运算电路实验。
三、实验仪器与设备
1．模拟电路实验箱：包括本实验所需元器件；
2．双踪示波器1台；
3．万用电表1台。
五、实验总结
使用 Multisim 电路仿真软件做电路实验，感觉十分方便，可以通过仿真电路来对一些电路原理进行验证，将实验结果与计算结果进行对比分析，通过软件的仿真可以减少实验成本低，并且极大的提高实验过程的安全性。
模拟电子技术(7.4)--实验五比例、求和运算电路实验
实验五 比例、求和运算电路实验1．实验目的① 掌握比例、求和电路的设计方法，熟悉由集成运算放大器组成的基本比例运算电路的运算关系。
② 通过实验，了解影响比例、求和运算精度的因素，进一步熟悉电路的特点和功能。
2．实验电路及仪器设备（1）实验电路① 用一个运放设计一个数字运算电路，实现下列运算关系：U O=2U I1+2UI2－4U I3已知条件：U I1=50～100mV；U I2=50～200mV；U I3=20～100mV参考电路如下：② 设计一个能实现下列运算关系的电路：U O=-10U I1+5U I2；U I1=U I2=0.1～1V参考电路如下：比例运算实验电路如图1-22所示。
（2）实验仪器设备双路直流稳压电源、示波器、直流信号源、数字万用表、实验箱。
3．实验内容（1）根据设计题目要求，选定电路，确定集成运算放大器型号，并进行参数设计（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，测出相应输出电压 u o，将实测值与理论值作比较，计算误差。
比例求和设计电路如下：注意：实际上输入可以是任意波形，由于实验室条件所限，本实验输入信号选用直流信号。
μΑ741参数：A od=105dB；R id=2MΩ；R o=1kΩ；f H=10Hz引脚说明：2脚IN--：反相输入端3脚IN+：同相输入端6脚OUT：放大器输出端4脚V--：负电源入端（-12V）7脚V+：正电源入（+12V）（4）在输入端加入不同的输入电压，用万用表直流电压档测量输出值，填写下表：4．实验报告要求准备报告： 写出电路的具体设计过程。
总结报告：根据实验结果，分析产生误差原因。
5．实验注意事项（1）实验完毕要交回元件完整的元件袋！（2）关闭电源连电路，做完实验拆电路时，也要关闭电源拆电路！（3）万用表在测量电阻后测电压时，要注意及时变换档位，否则会烧坏万用表！。
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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 ro=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UO与输入电压之间满足关系式
UO＝Aud（U+－U－）
由于Aud=∞，而UO为有限值，因此，U+－U－≈0。即U+≈U－，称为“虚短”。
（2）由于ri=∞，故流进运放两个输入端的电流可视为零，即IIB＝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
i1FO
URRU
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R2＝
R1 // RF。
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
)URRURR(Ui22Fi11FO
R3＝R1 / R2 / RF
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
i1FO
)URR(1U
R2＝R1 / RF
当R1→∞时，UO＝Ui，即得到如图5－3(b)所示的电压跟随器。图中R2＝RF，
用以减小漂移和起保护作用。一般RF取10KΩ， RF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）
对于图5-4所示的减法运算电路，当R1＝R2，R3＝RF时， 有如下关系式
)U(URRUi1i21FO
图5－4 减法运算电路图 5-5 积分运算电路
5) 积分运算电路
反相积分电路如图5－5所示。在理想化条件下，输出电压uO等于
式中 uC(o)是t＝0时刻电容C两端的电压值，即初始值。
如果ui(t)是幅值为E的阶跃电压，并设uc(o)＝0，则
即输出电压 uO(t)随时间增长而线性下降。显然RC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。
在进行积分运算之前，首先应对运放调零。为了便于调节，将图中K1闭合，
即通过电阻R2的负反馈作用帮助实现调零。但在完成调零后，应将K1打开，以
免因R2的接入造成积分误差。K2的设置一方面为积分电容放电提供通路，同时
可实现积分电容初始电压uC(o)＝0，另一方面，可控制积分起始点，即在加入信
号ui后， 只要K2一打开， 电容就将被恒流充电，电路也就开始进行积分运算。
三、实验设备与器件
1、±12V直流电源 2、函数信号发生器
3、交流毫伏表 4、直流电压表
(o)udtuCR1(t)u
Cito1O
tCRE-EdtCR1(t)u
1
t
o1O
5、集成运算放大器μA741×1
电阻器、电容器若干。
四、实验内容
实验前要看清运放组件各管脚的位置；切忌正、负电源极性接反和输出端短
路，否则将会损坏集成块。
1、反相比例运算电路
1) 按图5－1连接实验电路，接通±12V电源，输入端对地短路，进行调零
和消振。
2) 输入f＝100Hz，Ui＝0.5V的正弦交流信号，测量相应的UO，并用示波
器观察uO和ui的相位关系，记入表5-1。
表5-1 Ui＝0.5V，f＝100Hz
Ui（V） U0（V） ui波形 uO波形
AV
实测值 计算值
2、同相比例运算电路
1) 按图5－3(a)连接实验电路。实验步骤同内容1，将结果记入表5－2。
2) 将图5－3(a)中的R1断开，得图5－3(b)所示电路重复上述内容，将结果
记入表5－3。
表5－2 Ui＝0.5V f＝100Hz
Ui（V） UO(V) ui波形 uO波形
AV
实测值 计算值
表5－3 Ui＝0.5V f＝100Hz
Ui（V） UO(V) ui波形 uO波形
AV
实测值 计算值
3、 反相加法运算电路
1) 自行设计实验电路，使其满足U0=-10（Ui1+Ui2），并通过给Ui1、Ui2 输
入不同的直流电压，验证电路的功能。
2) 实验时要注意选择合适的直流信号幅度以确保集成运放工作在线性区。
用直流电压表测量输入电压Ui1、Ui2及输出电压UO，记入表5－4中。
表5－4
Ui1(V)
Ui2(V)
UO(V)
4、减法运算电路
1) 自行设计实验电路，使其满足U0=10（Ui2－Ui1），并通过给Ui1、Ui2 输
入不同的直流电压，验证电路的功能。
2) 采用直流输入信号时，确保集成运放工作在线性区。用直流电压表测量
输入电压Ui1、Ui2及输出电压UO，记入表5－5中。
表5－5
Ui1(V)
Ui2(V)
UO(V)
5、积分运算电路
实验电路如图5－5所示。
1) 打开K2，闭合K1，对运放输出进行调零。
2) 调零完成后，再打开K1，闭合K2，使uC(o)＝0。
3) 预先调好直流输入电压Ui＝0.5V，接入实验电路，再打开K2，然后用
直流电压表测量输出电压UO，每隔5秒读一次UO，记入表5-6，直到UO不继
续明显增大为止。
表5－6
t(s) 0 5 10 15 20 25 30
……
U0(V)
五、预习要求
1、 复习集成运放线性应用部分内容，并根据实验电路参数计算各电路输出
电压与输入电压之间的关系方程式。
2、 在反相加法器中，如Ui1 和Ui2 均采用直流信号，并选定Ui2＝－1V，
当考虑到运算放大器的最大输出幅度(±12V)时，｜Ui1｜的大小不应超过多少
伏？
3、 在积分电路中，如R1＝100KΩ， C＝4.7μF，求时间常数。
假设Ui＝0.5V，问要使输出电压UO达到5V，需多长时间（设uC(o)＝0）？
4、 为了不损坏集成块，实验中应注意什么问题？
六、实验总结
1、根据实验内容分析，得出反相比例运算电路和同相比例运算电路有何区
别，并画出它们相应的波形图（注意波形间的相位关系）。
2、将各实验内容输出电压的理论计算结果和实测数据进行比较，分析产生
误差的原因。
3、分析讨论实验中出现的现象和问题。