反相比例运算电路
反相比例运算放大电路
反相比例运算放大电路反相比例运算放大电路是一种常见的电子电路，它能够将输入信号进行放大并反向输出。
本文将介绍反相比例运算放大电路的工作原理、应用领域以及优缺点。
一、工作原理反相比例运算放大电路是一种基于运算放大器的电路。
运算放大器是一种具有高增益、低失调和低偏置电流的放大器，它具有两个输入端和一个输出端。
反相比例运算放大电路使用了运算放大器的负反馈特性，通过控制输入信号和反馈信号的比例关系来实现放大和反相的功能。
在反相比例运算放大电路中，输入信号通过一个输入电阻连接到运算放大器的非反相输入端，同时通过一个反馈电阻连接到运算放大器的输出端。
当输入信号增大时，根据反馈电阻的连接方式，输出信号将反向放大。
具体来说，当输入信号增大时，运算放大器的输出端电压会减小，根据反馈电阻的连接方式，输入信号会被反向放大并输出。
二、应用领域反相比例运算放大电路在实际应用中具有广泛的应用领域。
其中一个典型的应用是放大音频信号。
在音响系统中，反相比例运算放大电路可以将输入的音频信号进行放大，并反向输出到扬声器上，实现音频信号的放大和反向输出。
反相比例运算放大电路还常用于传感器信号的放大和处理。
传感器通常输出的是微弱的信号，需要通过放大电路进行放大后才能被后续的电路进行处理。
反相比例运算放大电路可以将传感器输出的信号进行放大，并反向输出到后续的电路中进行处理。
三、优缺点反相比例运算放大电路具有一些优点和缺点。
首先，它具有简单、稳定的特点，可以实现高增益的放大效果。
其次，由于采用了负反馈的原理，可以有效地抑制噪声和失真。
此外，反相比例运算放大电路还具有输入电阻高、输出电阻低的特点，可以适应不同的输入和输出条件。
然而，反相比例运算放大电路也存在一些缺点。
首先，由于采用了负反馈，输出信号会有一定的相位延迟。
其次，由于运算放大器本身的限制，反相比例运算放大电路的输入和输出范围可能会受到限制。
此外，由于电路中存在电阻元件，还会产生一定的热噪声和失真。
反相比例电路实验报告
反相比例电路实验报告实验目的：通过实验掌握反相比例电路的调试方法，掌握反相比例电路的各项参数的测量方法，并对其工作原理及应用有深入了解。
实验器材：函数信号发生器、多用表、电容、电阻、运算放大器实验原理：反相比例电路由一个运算放大器和两个电阻组成。
运算放大器的输入电阻极大，因此两个输入端的电流极小，可以近似认为为零。
运放内部有一电路结构,能够输出一个等于负载电阻 R2 与输入电阻 R1 比值的放大倍数，与输入电压 U1 间成反比的电压 Uo，即：Uo = -U1*R2/R1其中负号表示输出电压与输入电压的极性相反。
实验步骤：1. 准备好所需器材和元件，并组装电路，注意电路的连接正确无误。
2. 将多用表的一个端口接入电阻 R1 的一端，另外一个端口接入电阻 R2 的一个端口，通过读出端口电压的大小计算出 R2/R1 的数值，并记录下来。
3. 接通电源，开启函数信号发生器，将输出信号的频率设置为 1kHz，幅度为 5V 。
4. 将信号输入到输入端口，并通过多用表测量输出端口的电压，记录下其大小，通过计算来验证实验结果。
5. 更改输入信号的幅度，并记录下输出信号的幅度变化情况。
6. 更改电阻 R2 的数值，保持输入信号的幅度不变，记录下输出信号的大小和计算出的放大倍数，来验证实验结果。
实验结果：1. 计算出 R2/R1 的比值为2.5 。
2. 当输入信号幅度为 5V 时，输出信号的幅度为-12.5V；当输入信号幅度为 10V 时，输出信号的幅度为-25V。
3. 当电阻 R2 值从1kΩ 变为2kΩ 时，输出信号的幅度也变化了，从 -12.5V 变为 -25V。
本实验利用反相比例电路调试方法，成功地组装了反相比例电路。
通过实验可以得出：2. 反相比例电路与输入电压保持反向，其输出电压与输入电压正相关，且放大倍数为负值。
3. 在固定输入电压的情况下，电路的输出信号幅度随着电阻 R1 和 R2 的变化而变化。
比例放大电路
比例放大电路同相比例和反相比例一、反相比例运算放大电路反相输入放大电路如图1所示，信号电压通过电阻R 1加至运放的反相输入端，输出电压v o 通过反馈电阻R f 反馈到运放的反相输入端，构成电压并联负反馈放大电路。
R ¢为平衡电阻应满足R ¢= R 1//R f 。
利用虚短和虚断的概念进行分析，v I=0，v N=0，i I=0，则即 ∴该电路实现反相比例运算。
反相放大电路有如下特点图 1 反相比例运算电路同相输入放大电路如图1所示，信号电压通过电阻R S加到运放的同相输入端，输出电压v o通过电阻R1和R f反馈到运放的反相输入端，构成电压串联负反馈放大电路。
根据虚短、虚断的概念有v N=v P=v S，i1= i f于是求得所以该电路实现同相比例运算。
同相比例运算电路的特点如下1．输入电阻很高，输出电阻很低。
2．由于v N=v P=v S，电路不存在虚地，且运放存在共模输入信号，因此要求运放有较高的共模抑制比。
三、加法运算电路图1所示为实现两个输入电压v S1、v S2的反相加法电路，该电路属于多输入的电压并联负反馈电路。
由于电路存在虚短，运放的净输入电压v I=0，反相端为虚地。
利用v I=0，v N=0和反相端输入电流i I=0的概念，则有或由此得出若R 1= R 2= R f ，则上式变为 –v O= v S1+ v S2式中负号为反相输入所致，若再接一级反相电路，可消去负号，实现符 合 常规的算术加法。
该加法电路可以推广到对多个信号求和。
图 1 加法运算电路从运放两端直流电阻平衡的要求出发，应取R ´=R 1//R2//R f 。
四、减法运算电路1、反相求和式运算电路 图1所示是用加法电路构成的减法电路，第一级为反相比例放大电路，若R f1=R 1，则v O1= –v S1；第二级为反相加法电路，可以推导出若取R 2= R f2，则v O = v S1–v S2由于两个运放构成的电路均存在虚地，电路没有共模输入信号，故允许v S1、v S2的共模电压范围较大。
反相比例运算电路引入的负反馈
反相比例运算电路引入的负反馈
反相比例运算电路是一种常见的模拟电路，它可以将输入信号放大或缩小到指定的比例。
然而，在实际应用中，由于元器件的误差、温度漂移等因素影响，反相比例运算电路的放大倍数可能会出现偏差，导致输出信号与期望值不符。
为了解决这个问题，可以引入负反馈。
负反馈指的是将输出信号重新引入到电路中，与输入信号相比较，产生一个误差信号，通过放大器增益的控制，调节输出信号的大小，使其逐渐逼近期望值。
这样，在一定程度上可以抵消元器件误差的影响，提高电路的稳定性和精度。
具体来说，可以将反相比例运算电路的输出端连接到电阻分压器上，将分压器的输出作为负反馈输入，经过运算放大器的放大后再输出。
这样，当输出信号偏离期望值时，负反馈电路会自动调节运放的增益，使输出信号逐渐趋近于期望值。
需要注意的是，负反馈的引入会降低电路的增益，因此需要适当调整电路的参数，以达到设计要求。
同时，负反馈也会增加电路的稳定性和抗干扰能力，是一种常用的电路设计方法。
- 1 -。
同相比例和反相比例电路
同相比例和反相比例一、反相比例运算放大电路反相输入放大电路如图1所示，信号电压通过电阻R 1加至运放的反相输入端，输出电压v o 通过反馈电阻R f 反馈到运放的反相输入端，构成电压并联负反馈放大电路。
R ¢为平衡电阻应满足R ¢= R 1//R f 。
利用虚短和虚断的概念进行分析，v I=0，v N=0，i I=0，则即∴该电路实现反相比例运算。
反相放大电路有如下特点1．运放两个输入端电压相等并等于0，故没有共模输入信号，这样对运放的共模抑制比没有特殊要求。
2．v N= v P ，而v P=0，反相端N 没有真正接地，故称虚地点。
3．电路在深度负反馈条件下，电路的输入电阻为R 1，输出电阻近似为零。
二、同相比例运算电路同相输入放大电路如图1所示，信号电压通过电阻R S 加到运放的同相输入端，输出电压v o 通过电阻R 1和R f 反馈到运放的反相输入端，构成电压串联负反馈放大电路。
根据虚短、虚断的概念有v N= v P= v S ，i 1= i f 于是求得图 1 反相比例运算电路 图 1 同相比例运算电路所以该电路实现同相比例运算。
同相比例运算电路的特点如下 1．输入电阻很高，输出电阻很低。
2．由于v N= v P= v S ，电路不存在虚地，且运放存在共模输入信号，因此要求运放有较高的共模抑制比。
三、加法运算电路图1所示为实现两个输入电压v S1、v S2的反相加法电路，该电路属于多输入的电压并联负反馈电路。
由于电路存在虚短，运放的净输入电压v I=0，反相端为虚地。
利用v I=0，v N=0和反相端输入电流i I=0的概念，则有或由此得出若R 1= R 2= R f ，则上式变为 –v O= v S1+ v S2式中负号为反相输入所致，若再接一级反相电路，可消去负号，实现符 合 常规的算术加法。
该加法电路可以推广到对多个信号求和。
从运放两端直流电阻平衡的要求出发，应取R ´=R 1//R2//R f 。
同相比例运算电路和反相比例运算电路
“同相比例运算电路和反相比例运算电路”文章一、引言在电路设计和应用中，同相比例运算电路和反相比例运算电路是十分重要的。
它们在信号处理、传感器接口等领域有着广泛的应用。
本文将就同相比例运算电路和反相比例运算电路进行深入探讨，从基本概念到具体设计原理，为读者提供全面的理解和应用指导。
二、同相比例运算电路的基本概念同相比例运算电路是一种电子电路，它能够将输入信号与一个固定的比例相乘，输出一个符合该比例的信号。
在同相比例运算电路中，输入信号和反馈电压处在同相位。
这种电路常用于放大、滤波和自动控制系统中，能够稳定地放大输入信号，使得输出信号与输入信号成比例。
在同相比例运算电路中，使用了运放来实现信号放大和控制。
通常情况下，同相比例运算电路的电路结构相对简单，设计相对容易。
然而，要构建一个高性能、稳定的同相比例运算电路，仍然需要对电路参数进行合理选择和优化。
三、同相比例运算电路的设计原理同相比例运算电路的设计原理主要包括运放、反馈电阻和输入信号等关键因素。
1. 运放的选择：选择合适的运放对于同相比例运算电路至关重要。
常用的运放有理想运放和实际运放两种，每种运放都有其适用的范围和性能特点。
在设计同相比例运算电路时，需要根据实际应用需求选择合适的运放。
2. 反馈电阻的选择：反馈电阻决定了同相比例运算电路的放大倍数。
通过合理选择反馈电阻，可以实现不同的放大倍数，满足不同的应用需求。
反馈电阻的稳定性和温度特性也需要考虑在内。
3. 输入信号的处理：输入信号的幅度和频率范围也是影响同相比例运算电路设计的重要因素。
对于不同幅度和频率的输入信号，需要进行合适的处理和滤波，以保证同相比例运算电路的稳定性和性能。
同相比例运算电路设计的关键在于综合考虑这些因素，通过合理的电路参数选择和设计，实现期望的电路功能和性能。
四、反相比例运算电路的基本概念反相比例运算电路与同相比例运算电路相似，都是一种能够进行输入信号放大的电路。
与同相比例运算电路不同的是，反相比例运算电路中输入信号和反馈电压处于反相位。
反相比例电路.ppt
Au
R RP
R
(1
Rf R1
)
P(1
Rf R1
)
两种形式的同向运算电路，电压放
大倍数的公式仅相差一个分压比P。
11
4、同相比例电路特例——电压跟随器
电压跟随器是同相比例运算的特例 。假如对普通的同相
比例电路，令Rf =0（或R1=∞），则电路变成如下图所示 的形式。
根据式：
Au
uo ui
电路的反馈组态是： 电压并联负反馈
图6－1反相比例运算电路
4
反相比例电路的特点：
因反向比例运算电路带有负反馈网络，所以，集 成运放工作在线性工作区。利用“虚断”和“虚短” 的概念可分析输出电压和输入电压的关系。
（1）运放两个输入端电压相等并等于0，故没 有共模输入信号，这样对运放的共模抑制比没有 特殊要求。 （2）uN= uP，而uP=0，反相端R1没有真正接地， 故称“虚地”点。 （3）电路在深度负反馈条件下，电路的输入电 阻为R1，输出电阻近似为零。
5
2、反相比例电路电压放大倍数
由虚断得： I+=I= 0 及 If=I1，U+=I+R0=0(V) 由虚短可知：U=U+=0(V)，即“虚地”
I1
Ui U R1
U1 0 Ui
R1
R1
If
U Uo Rf
0 Uo Rf
Uo Rf
Ui Uo
R1
R1
Uo
（1）输入电阻高；
（2）由于 u u ui ，电路的共模输入信号高，
10
因此集成运放的共模抑制比要求高。
3、改进型同相比例电路
反相比例运算电路公式
反相比例运算电路公式
一、反相比例运算电路的基本结构。
反相比例运算电路是由集成运放、输入电阻R_1、反馈电阻R_f和平衡电阻R_2组成。
其中R_2 = R_1//R_f（//表示并联），输入信号u_i通过R_1加到集成运放的反相输入端，输出信号u_o通过R_f反馈到反相输入端。
同相输入端接地。
1. 根据理想运放的虚短和虚断特性。
- 虚断：由于理想运放的输入电阻无穷大，流入运放两个输入端的电流近似为零，即i_+≈0，i_-≈0。
- 虚短：因为理想运放的开环放大倍数无穷大，而输出电压u_o为有限值，所以u_ + = u_-。
在反相比例运算电路中，同相输入端接地，所以u_+=0，则u_- = 0。
2. 由i_-≈0可得i_1 = i_f。
- 根据欧姆定律i_1=(u_i - u_-)/(R_1)=(u_i)/(R_1)（因为u_- = 0）。
- i_f=(u_- - u_o)/(R_f)=-(u_o)/(R_f)（因为u_- = 0）。
3. 由于i_1 = i_f，所以(u_i)/(R_1)=-(u_o)/(R_f)，得出反相比例运算电路的公式
u_o =-(R_f)/(R_1)u_i。
这个公式表明输出电压u_o与输入电压u_i成比例关系，比例系数为-
(R_f)/(R_1)，负号表示输出电压与输入电压反相。
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西安建筑科技大学华清学院课程设计（论文）
课程名称：模拟电子线路电课程设计
题目：反相比例运算电路
院（系）：机械电子工程系
专业班级：电子信息科学与技术0902
姓名：谢宏龙
学号：0906030216
指导教师：高树理
2011年7 月8 日
摘要
本设计主要通过Multisim软件实现了对模拟电子基础中的集成运电路的设计和模拟。
小组成员分别对由集成运放电路组成的反相运算放大电路和同相运算放大电路进行设计。
设计主要内容包括：由集成运算放大电路组成的反相比例运算放大电路跟随器的输出波形的观察和比较，求出它的电压放大倍数，电阻的分析和比较，共模输入电压的比较分析，构成同相比例运算放大电路的原理和特性的介绍，通过对同相和反相比例运算放大电路的比较得出一些结论。
在本设计中，不仅包括实验所要求的内容，而且对由集成运算放大电路构成的同相放大电路和由集成运放构成的反相比例运算放大电路原理和作用作了比较详细的的说明，这样能够使大家更好的对其组成的电路能够更好的了解，同时也使人们了解到了其的应用以及功能所在，以便更合理的应用它们。
关键字Multisim，反相运算放大器，同相运算放大器，
目录
1绪论 (2)
2M u l t i s i m的简介 (3)
3集成运算放大器电路的介绍和特性 (3)
3.1介绍 (3)
3.2特性 (3)
4由集成运算短路构成的反相比例运算电路的设计 (4)
4.1电路图设计 (4)
4.2反相比例运算电路波形的观察 (4)
4.3 由集成运算短路构成的反相比例运算电路特性 (5)
5 由集成运算短路构成的同相比例运算电路的特性和原理 (5)
5.1原理 (5)
5.2特性 (6)
6反相比例运算电路和同相电路的对比 (6)
7课设的体会与心得 (6)
8结束语 (7)
9参考文献 (8)
反相比例运算电路
1 绪论
本设计主要通过仿真软件实现了对模拟电路的设计和仿真，设计出由集成运放放大电路构成的反相比例运算电路和同相比例运算电路。
通过自行设计，实现了对模拟电子技术基础上课本知识的深化，锻炼了学生的动手能力和自主学习能力。
本设计中主要实现了输入输出波形的观察和比较，对非线性失真进行观察和分析。
对反相比例运算电路的误差分析，计算电路的放大倍数，观察在设计中的对各种现象的观察，对同相比例运算电路的特性介绍。
了解反相比例运算电路的特点，同时也验证了反相比例运算电路特性。
通过对反相和同相运算电路的对比，了解它们各自的特性。
它们的应用很广泛，因为它们引入了负反馈，所以它改善了负放大电路的多方面性能，如提高放大倍数稳定性、减小非线性失真、抑制噪声、拓宽频带等，因此它在电路中的应用十分广泛。
2 Multisim的简介
Multisim是电路仿真中要用到的一种重要的软件，可以通过它来实现对电路的设计和模拟仿真，是一种简单又实用的工具。
它具备高度集成的操作界面；丰富的元件库；类型齐全的仿真功能；强大的分析功能；强大的虚拟仪表功能；提供了多种输入和输出接口功能等优点，分析功能也较强可以毫不夸张地说，Multisim是迄今为止使用最方便，最直观的的仿真软件，这也是国内许多重点大学采用该软件进行教学和实验的原因。
3 集成运算放大电路的介绍和特性
3.1 介绍：
集成运放是在电路设计中广泛使用的远见，其基本应用分为两类：线性应用和非线性应用。
当集成运放加负反馈使其闭环工作在线性区域时，可构成放大、正弦波震荡和有源滤波器等；当其处于开环或外加正反馈使其工作在非线
性区域时，可构成电压比较器和矩形波发生器等。
本设计通过对一些典型的运放应用电路的仿真分析让我们更深的理解和熟练的应用集成运放电路。
3.2 特性：
（1）理想运算放大器特性
开环电压放大倍数Au→∞；
输入电阻Ri→∞，输出电阻RO→0；
失调与漂移为零；
带宽fBW→∞。
（2）当理想运放电路工作在线性区域时的重要性质：
因为Ri→∞，则有i+=i-=0，即运放电路的输入电流为0，因此可把两个输入端看成开路，但并不是真正开路，简称“虚断”。
因为Au→∞，则有ui=u+=u-=（uo/Au）→∞，即u+≈u-，理想运放的两个输入端间电位相等，可看做是短路，但并不是真正的短路，叫做“虚短”。
4 由集成运算短路构成的反相比例运算电路的设计
4.1 电路图设计
图1 反相比例运算电路电路图为集成运放电路组成的反相比例运算放大电路。
4.2 反相比例运算电路波形的观察
图2 波形
结论:由图可以看出波形出现明显的反相。
4.3 由集成运算短路构成的反相比例运算电路特性
①电压放大倍数:
理想运放放大器组成的反相比例运算电路如图1，显然是一个电压并联负反馈电路。
在输入信号作用下，根据理想运放虚断的特性有，通过R1的电流I1和通过R3的电流I3相等，即I1=I3，
根据虚短的特性，有u+≈u-，
则电压放大倍数Au=uo/u i，其中uo为输出电压，u i为输入信号源。
所以Au=-R3/R1。
②输入电阻：
反相比例运算电路的输入电阻Ri=（ui/i1）=R1,保证集成运放两输入断对地第电阻的平衡，同相输入端的电阻应该取Rp=R1//R3，集成运放电路的输入电阻很大，但集成运放构成的反相比例运算电路的输入电阻R1，起数值一般在几千欧到几十千欧之间。
③共模输入电压：
反相比例运算电路具有虚地的特点，所以反相比例运算电路的共模输入信号为0.
5 由集成运算短路构成的同相比例运算电路的特性和原理
5.1 原理
_
同相比例运算电路
同相比例运算电路如图1.8.3 所示。
其闭环增益为
同相比例运算电路属电压串联负反馈，具有输入阻抗高，输出阻抗低的特点。
在多级放大电路中，常做缓冲或隔离级。
特别是当Ｒ1开路ＲF 短路时，同相放大器就变成了同相跟随器。
其用途与射极跟随器相同。
5.2 特性
同相比例运算电路具有高输入电阻、低输出电阻的优点。
同相比例运算电路的电压放大倍数可以大于1，等于1，但不能小于1.电压放大倍数为正，所以输出与输入同相。
它可以改成电压跟随器，并且比分立远见构成的跟随器性能好的多。
输入电阻趋向无穷。
共模输入电压为输入信号源电压U1。
6 反相比例运算电路和同相电路的对比
电压放大倍数的比较：
反相输入比例运算电路的电压放大倍数为：Au=-R3/R1，所以说它的放大倍数可以大于1，等于1，小于1.
同相比例运算电路的电压放大倍数为：Au=1+（R3/R1）所以说它的放大倍数可以大于1，等于1，但不能小于1.
输入电阻的比较：
反相输入比例运算电路的输入电阻等于R1。
同相输入比例运算电路的输入电阻很大，等于运放的同相输入端和反相输入端之间的输入电阻，并且在理想条件下为无穷大。
共模输入电压的比较：
反相输入比例运算电路的共模输入电压等于0。
同相比例运算电路的共模输入电压等于输入电压Ui。
而它们的输出都偏离零点。
7 课设的体会与心得
回顾本课程设计，我们小组成员齐心合力，在老师的帮助下，我们学会了运用Multisim软件去对电路的仿真与分析。
我们运用Multisim对集成运放电路进行了仿真和数据分析，通过对集成运放电路组成的反相集成运算放大电路的波形分析、输入电压、电阻和共模信号等。
我们验证书本知识的同时更深的理解了这些知识。
我们小组成员还对同相比例运算放大电路进行了仿真设计，对反相和同相进行了比较，并且的除了结论。
帮助我们加深了记忆的同时也让我们更深一步了解了集成运放电路。
通过对电路图，波形，输入电压，电阻，共模输入电压观察，分析，我们得出了很多结论。
同时也锻炼了我们的手动操作能力和自主学习能力。
8 结束语
在老师辛勤的指导下，小组成员齐心协力共同设计了由集成运放电路构成
的反相比例运算放大电路和由集成运放构成的同相比例运算放大电路的仿真实验。
通过这次的实验，小组成员受益颇多，不仅加深了对模拟电子技术知识的理解，而且通过实验增强了自己的动手能力和分析能力。
虽然在设计过程中遇到了很多问题，但是在老师的指导下，小组成员努力奋斗最终成功的完成了本次设计。
9 参考文献
[2]吴友宇.模拟电子技术基础.清华大学出版社:清华大学电子教研室,2007.1-456
[3]刘贵东.仿真实践.哈尔滨工业大学出版社:2004.1-123
[4] 黄培根.奚慧平.Multisim7&电子技术实验.浙江大学出版社.2005.2
[5]童诗白.华成英.模拟电子技术基础.北京：高等教育出版社，2001。