运算放大器的仿真实验
运算放大器的应用实验报告
运算放大器的应用实验报告仪用运算放大器及其应用实验报告实验报告课程名称：电路与模拟电子技术实验指导老师：张冶沁成绩：__________________ 实验名称：仪用运算放大器及其应用实验类型：电路实验同组学生姓名：__________ 一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填）三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填）七、讨论、心得一、实验目的和要求1．了解仪表放大器与运算放大器的性能区别；2．掌握仪表放大器的电路结构及设计方法；3．掌握仪表放大器的测试方法； 4．学习仪表放大器在电子设计中的应用。
二、实验内容和原理1．用通用运算放大器设计一个仪表放大器（用LM358芯片）2．用INA128 精密低功耗仪器放大器设计一个仪表放大器仪表放大器是一种高增益放大器，其具有差分输入、单端输出、高输入阻抗及高共模抑制比等特点。
仪表放大器采用运算放大器构成，但在性能上与运算放大器有很大的差异。
标准运算放大器的闭环增益由反馈网络决定；而仪表放大器使用了一个与其信号输入端隔离的内部反馈电阻网络，因此具有很高的共模抑制比KCMR，在有共模信号的情况下也能放大很微弱的差分信号。
当前在数据采集、医疗仪器、信号处理等电子系统设计中普遍采用仪表放大器对弱信号进行高精度处理。
常用的仪表放大器可采用由三个运算放大器构成，也可直接选用单片仪表放大器。
单片仪表放大器具有高精度、低噪声、设计简单等特点以成为优选器件。
三、主要仪器设备LM358芯片INA128 精密低功耗仪器放大器四、操作方法和实验步骤两种仪表放大器的性能测量：一、电压增益和最大不失真输出，并计算出共模抑制比输入正弦波，改变输入信号幅度或频率，用示波器监测输出波形，在不失真的情况下，测量输入电压为最大或最小时的电压增益，及最大不失真输出电压，并计算共模抑制比。
二、输出端噪声电压输入为0，用示波器测量峰峰值。
2.Spectre电路特性仿真
Cadence IC设计实验实验二、 Spectre Simulation实验目的：掌握电路特性仿真方法进入Cadence系统：cd 你的学号/adelabic5icfb &实验内容与步骤：一、nand2电路仿真[1]、创建激励信号电路模块：在CIW窗口（icfb-Log:/…）：Tools->Library Manager，弹出Library Manager 窗口，在Library中应有mylib，点击它。
File->New->Cellview，在弹出的“Create New File”窗口Cell Name栏中，testnand2Tool栏中，选Composer-Schematic， OK在“Virtuoso Schematic Editing:…”窗口中，按下图加入单元（Instance）、Pin并连线。
点击Check and Save图中所有单元来自analoglib库symbol，参数如下：Cell Name CDF Parametervpulse V0: V olt 1:0, V olt2:3, Delay:10n, Rise:500p,Fall:500p,width:10n,Period:20n vpulse V1: V olt 1:0, V olt2:3, Delay:15n, Rise:500p,Fall:500p,width:20n,Period:40nvdc For V2: DC votlage：3，Number of noise:0 (前面所有电源此项均为0)cap For C0: Capacitance: 100fvdd，gndPin管脚：Name: INA INB OUT, Direction: inputoutput[2]、编写仿真文件1．设置仿真环境。
点击Tools->Analog Environment2．设置仿真模型文件路径。
在弹出的“Analog Design Environment”（ADE）窗口，点击Setup->Simulation Files在Include Path中加上./Models ， ->OK3．输入模型文件名。
Pretel DXP 运算放大器电气参数仿真
电子线路设计实验报告
电信学院
Pretel DXP 运算放大器电气参数仿真
姓名：f雷诺
班级：snow
学号：高手
一．实验一电路图：
实验结果：
二．实验2的任务1：失调电压的测试
输入失调电压：输入电压为零时，将输出电压除以电压增益
输入失调电压公式为：v0=R1*U01/(R1+Rf) {输出电压为U01}
实验电路图：
V1=0V
仿真结果：
根据公式得此时的输入失调电压为：1mv
图形分析：
三．输入失调电流的protel dxp 仿真
输入失调电流Iio 是指当输入信号为零时，运放的两个输入端的基极偏置电流之差。
Iio = |IB1-IB2|
输入失调电流的大小反映了运放内部差动输入级两个晶体管ß的失配度，由于IB1 ,IB2 本身的数值已很小（微安级），因此它们的差值通常不是直接测量的，测试电路分两步：
闭合开关，在低输入电阻下测出U01，就是上边这个仿真。
2 断开开关，既以下的仿真，接入电阻，由于电阻大，流经它们的输入电流的差异，将变成输入电压的差异。
Ii0=|IB1-IB2|=|Uo2-Uo1|*R1/((R1+RF)*RB))
实验电路图：
仿真设置：
仿真结果：
由公式得：
输入失调电流Iio=0.044uA
四．短路输出电流仿真
在输出级加一个1欧的电阻，则输出电压既短路输出电流实验电路图：
仿真结果：
实验电路的元器件清单：
元器件型号元器件个数阻值为51的电阻R1 2
阻值为5.1K的电阻R2 2
LM741H 1
VSRC 3。
模拟电子技术基础实验预习报告-集成运算放大器基本应用Multisim仿真
模拟电子技术基础实验预习——集成运算放大器基本应用Multisim仿真实验目的：1.加深对集成运算放大器的基本特性的理解；2.掌握集成运算放大器的基本使用方法；3.熟悉集成运算放大器在基本运算电路中的应用和电路的设计方法；4.掌握集成运算放大器的安装和测试方法。
实验内容：1.反相比例运算电路U i /V U O /V A’UF =U O /U i （实测）A UF =1+R F /R 1（理论）E=(A’UF -A UF )/A UF+0.5-1.499-2.99830+1-2.999-2.99930U i (t)=0.25sin2000πtVU O (t)=-0.74sin2000πtV-2.96031.3%2.同向比例放大运算电路U i /V U O /V A’UF =U O /U i （实测）A UF =1+R F /R 1（理论）E=(A’UF -A UF )/A UF-0.5-1.999 3.99840+0.52.0014.00240U i (t)=0.25sin2000πtVU O (t)=-1.00sin2000πtV4.0004U i1/V U i2/V U o/V（实测）U o/V（理论）12-2.999-32-1-0.999-1-1-2 3.00134.减法运算电路U i1/V U i2/V U o/V（实测）U o/V（理论）12 1.000121-0.999-1积分运算电路无反馈电阻有反馈电阻输入信号u i输出信号u oU p-p /VT/ms U i4.001U o无反馈电阻8.291有反馈电阻7.361波形波形输入信号u i 输出信号u o。
反相运算放大电路的仿真
实验一 反相运算放大电路的仿真姓名：谢朗 班级：电子信息工程112班 学号：7020911048 成绩：【实验目的】（1）熟悉并学会运用Multisim 软件，学会一些基本的仿真器件。
（2）学会运算放大器的工作原理，巩固运算放大器的知识。
【实验器材】（1）6只1K 电阻、1只10K 电阻、1只7.5K 电阻、1只20K 电阻。
（2）一个运算放大器、一个示波器、信号源（3）导线、1只1uF 电容【实验原理】一、理想运算放大器的基本特性（1） 开环增益A ud 等于无穷大。
（2） 输入阻抗无穷大。
（3） 输入阻抗等于0.（4） 带宽无穷大。
（5） v p =v n ,即虚短。
（6） i p =i n =0,即虚断。
二、反相比例放大电路1、基本电路电路如图所示，输入电压通过R1作用于运放的反相端，R2跨接在运放的输出端和反相端之间，同相端接地，由虚短和虚断的概念可知，通过R3的电流为零，所以反相输入端的电位接近于地电位，故称为虚地。
虚地的存在是反相放大电路在闭环工作状态下的重要特征。
2、反相端为虚地点，即v n =0，由虚断的概念可知，通过R1的电流等于通过R2的电流故有012i n nv v v v R R --=所以 R R v v A i u 120-== 上式表明，该电路的电压增益是电阻R1与R2的比值。
负号表明输出电压与输出电压相位相反。
3、输入电阻R iR i =R R v v i v i i i i 11== 三、反相积分电路电路假设电容器C 初始电压为0，根据虚断和虚短可知：010111I n I dt dt c c R dt RC v v v i v v -===-⎰⎰⎰上式表明，输出电压为输入电压对时间的积分，负号表示它们在相位上是相反的。
四、反相微分电路设t=0时，电容器的电压为0，当信号电压接入后，有101I In d C dtd R RCdt v i v v v i =-== 从而 0I d RC dt v v =-上式表明，输出电压正比于输入电压对时间的微商，负号表示它们在相位上是相反的。
运算放大电路试验报告
运算放大电路试验报告.docx实验报告课程名称:电子电路设计与仿真实验名称：集成运算放大器的运用班级：计算机18亨VrR输入电阻：Ri00输出电阻：Ro0同相比例放大电路仿真电路图电压输入输出波形图差动放大电路电路图差动放大电路仿真电路图五：实验步骤：1.反相比例运算电路(1)设计一个反相放大器，Au12V。
(2)输入f1kHz、ui100mV的正弦交流信号，测量相应的uo,并用示波器观察uo和ui的波形和相位关系，记录输入输出波形。
测量放大器实际放大倍数。
(3)保持ui30mV不变，测量放大的上截止频率，并在上截止频率，并在上截止频率点时在同一坐标系中记录输入输出信号的波形。
七：实验数据分析：1.在反相比例运算电路中当输入f1kHz、ui100mV的正弦交流信号时测得输入与输出反相，且放大倍数Au5,产生了误差应该主要是因为电路板上的电阻的标称值并不准确。
2.当ui等于30mV时测出上截止频率为219kHz,然而此时输入和输出的相位差已经不是180,原因应该是芯片中的电容元件在高频的情况下使得输出电压的相位产生了异于原来的改变。
3.在反相加法器电路的实验中，产生的输出波形基本上符合理论的预测，但是uo的直流分量稍小于ui1的两倍，这应该也是因为电阻的标称值不准，而且主要还是因为分压电路分出的电压并没有1V因为在分压电路上与1kQ并联的实验电路实际上让ui1小于1V4.在积分电路试验中，一开始输出波形有着很大的直流分量,到后来将Rf改为由1M改到20kQ解决了这个问题。
分析后发现应该是由于Rf 的支路上存在一个很小的电压，但是一旦Rf很大其两端就会产生一个很大的电位差，这就是uc（0）,也就是波形中的直流分量，因此减/J、Rf即可解决问题心得体会在做实验的时候发现一个小现象，就是发现直流电源不通时会得到完全不同的输出波形，只有接通是得到正确波形。
后来我仔细想了一下，应该是电路已经变了，这个时候就要换思路想了。
电路模电实验之运算放大器实验报告
目录1实验目的2 2实验原理23实验设计33.1实验I基础型实验 (3)3.1.11、电压跟随器——检测运放是否正常 (3)3.1.2反相比例运算放大器电压放大特性 (3)3.2实验II设计型实验 (4)3.2.1减法器的设计 (4)4实验预习仿真44.1电压跟随器——检测运放是否正常 (4)4.2反相比例运算放大器电压放大特性 (5)4.3减法器设计 (6)5数据处理7 6实验总结9 7思考题9 8实验讨论91实验目的•深刻理解集成放大器工作在线性工作区时,遵循的两条基本原则——虚短、虚断•熟悉集成运算放大器的线性应用。
•掌握比例运算等电路、训练设计运放电路的能力。
2实验原理集成运算放大器是一种高电压放大倍数的多级直耦放大电路,在深度负反馈条件下,集成运放工作在线性工作区,它遵循两条基本原则：1.虚短：U i=U−−U+≈02.虚断：I N≈I p≈0（非线性区也成立）用途:广泛应用于各种信号的运算处理、测量以及信号的产生、变换等电路中。
图1：运算放大器符号3实验设计3.1实验I基础型实验3.1.11、电压跟随器——检测运放是否正常3.1.2反相比例运算放大器电压放大特性3.2实验II设计型实验3.2.1减法器的设计1.自行设计运放电路，要求实现u0=2u i2−u i12.将u i分别设置为以下两组信号，验证电路是否满足要求4实验预习仿真4.1电压跟随器——检测运放是否正常图2：Multisim接线图3：Multisim结果4.2反相比例运算放大器电压放大特性图4：Multisim 接线图5：Multisim 结果U i (V )理论值(V )实测值(V )U N U P U O U O U iU N U P U O U O U i-0.300310455.314µV 564.134µV 3.012V 10.040.3-310563.904µV489.999µV-2.987V9.964.3减法器设计设计如图所示：表3：验证结果波形频率u i u0直流0u i1=1V,u i2=2V3.04V正弦波500Hz u i1=1V,u i2=2V2.98V5数据处理表1U i(V)理论值(V)实测值(V)U N U P U O U OU iU N U P U O U OU i-0.3003100.1mV0.2mV 3.66V12.20.300-310-0.1mV0-3.65V12.16表2波形频率u i u0直流0u i1=1V,u i2=2V 3.00V正弦波500Hz u i1=1V,u i2=2V 3.24V1.完成表1，并绘制基础型实验的运放的电压传输特性;2.列出基础型实验中U i和U o理论关系式，并和仿真数据、实际数据比较;•电压跟随器u i=u o仿真数据中u i=u o,实验数据u i=1.00V,u o=1.04V,在误差允许范围内，所以等式也成立。
电子技术实验与Multisim 12仿真实验2.6 集成运算放大器应用(I)-模拟运算电路
图2-86 差动比例运算电路
图2-88 反相求和电路
实验2.6 集成运算放大器应用（Ⅰ）──模拟运算电路
四、计算机仿真实验内容
图2-89 同相求和电路
图2-90 和差电路
实验2.6 集成运算放大器应用（Ⅰ）──模拟运算电路
四、计算机仿真实验内容
图2-91 反相积分电路
（a）
（b） 图2-92 反相积分电路输入、输出波形
实验2.6 集成运算放大器应用（Ⅰ）──模拟运算电路
四、计算机仿真实验内容
图2-93反相微分电路
图2-94 反相微分电路输入、输出波形
实验2.6 集成运算放大器应用（Ⅰ）──模拟运算电路
五、实验室操作实验内容
1. 反相比例运算电路 2. 同相比例运算电路 3. 反相加法运算电路 4. 减法运算电路 5. 积分运算电路
三、实验原理
图2-74 差动比例运算电路
uo
uo1
uo2
Rf 1 R1
(ui1
ui2 )
图2-75 反相求和电路
uo
Rf R1
ui1
Rf R2
ui2
Rf R3
ui3
实验2.6 集成运算放大器应用（Ⅰ）──模拟运算电路
三、实验原理
图2-76 同相求和电路
图2-77 和差电路
实验2.6 集成运算放大器应用（Ⅰ）──模拟运算电路
二、实验设备及材料
1．装有Multisim 12的计算机。 2．函数信号发生器。 3．双通道示波器。 4．数字万用表。 5．模拟电路实验箱。 6．芯片。 7．电阻、电容若干。
【东南大学模电实验】实验七运算放大器及应用电路
实验七运算放大器及应用电路实验目的：1.认识运放的基本特性，通过仿真测试了解运放的基本参数，学会根据实际情况选择运放2.了解由运放构成的基本电路，并掌握分析方法。
实验内容：一、仿真实验。
1.运放基本参数电压传输特性如图，用DC Sweep给出LM358P线性工作区输入电压范围，根据线性区特性估算该运放的直流电压增益A vd0.DC Sweep仿真结果：A vd0=V(3)/V3=dy/dx=99.599k将扫描电压范围设为-500μV~500μV，当斜率为99.5987k时，测得线性工作区输入电压范围为-14.369V~12.9402V。
思考：A.当输入差模电压为0时，输出电压为多少？若要求输出电压为0，如何施加输入信号？为什么？输入差模电压为0时，输出电压为-3.3536V。
若要求输出电压为0，应将输入电压V3置为33.604μV。
B.观察运放输出电压的最高和最低电压，结合LM358P内部原理图所示电路分析该仿真结果的合理性。
最低电压：-14.369V，最高电压：12.9402V。
最低电压的绝对值大于最高电压的绝对值。
IN+可对OUT下边的PNP管射级电流造成影响。
IN+在很小的正电位时，输出为0，这导致了最低电压的绝对值大于最高电压的绝对值。
输入失调电压根据下图所示电路，仿真得到LM358P的输入失调电压V IO。
R1=1kΩ，R2=10Ω，进行直流工作点仿真，并完成表1R1=10kΩ，R2=100Ω，进行直流工作点仿真，并完成表2R1=100kΩ，R2=1kΩ，进行直流工作点仿真，并完成表3表1V3(μV) V4(μV) V5(μV) V5-V4(μV) -V3/(-R1/R2)(μV) -3416.60 -33.6312 0 33.6312 -34.16687表2V3(μV) V4(μV) V5(μV) V5-V4(μV) -V3/(-R1/R2)(μV) -3596.2 -33.6325 0 33.6325 -35.962表3V3(μV) V4(μV) V5(μV) V5-V4(μV) -V3/(-R1/R2)(μV) -5388.47 -33.6148 0 33.6148 -53.8847根据上述仿真结果，给出运放的输入失调电压V IO。
模电实验2集成运算放大器仿真
附录
1、电压跟随器
2、上图为Vi=3V、RL=2KΩ时仿真所得数据V0=3V；改变RL,V0不变；改变Vi, 始终有V0=Vi。
3、反相放大电路
4、上图为反相放大电路, 其中输入电压Vi=0.1V, 输出电压V0=-1V。
改变Vi, 当Vi分别为
0.2V,0.3V,0.4V,0.5V时, V0分别为-2V,-3V,-4V,-5V.由此可得AV=V0/Vi=-10.
5、同向输入放大电路
6、上图为同相放大电路, 其中输入电压Vi=0.1V, 输出电压V0=1.1V。
改变Vi, 当Vi分别为
0.2V,0.3V,0.4V,0.5V时, V0分别为2.2V,3.3V,4.4 V,5.5V.由此可得AV=V0/Vi=11.
7、电压比较器
电路图:
（1）当输入电压Vi=50mv（峰值）f=1000Hz的正弦电压时, 输出波形如下:
(2)将Vi降至1Hz, 在输出端以两只反向并接的发光二极管代替负载RL, 输出波形如下图:
8、运放组合
上图为仪用放大器, 由图可知, V1=0.1V,V2=0.2V时, V0=1V;类似的, 改变V1,V2;使V1=0.3,V2=0.2,仿真结果V0=-1V.。
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实
验
报
告
册
指导教师邱刚
课程名称模拟电子技术基础
实验名称集成运算放大器的设计
实验类型设计
学院名称电子与信息工程专业电子与信息工程
年级班级 2011级电信3班学生姓名赵明贵
学号 201107014314 成绩
2012年11月29日
实验四集成运算放大器的设计
运算放大器应用电路的设计与制作
一．实验目的
1.掌握运算放大器和滤波电路的基本工作原理；
2.掌握运用运算放大器实现滤波电路的原理方法；
3.会用Multisim10对电路进行仿真分析；
二．实验内容
1.讲解运算放大器和滤波电路的基本工作原理；
2.讲解用运算放大器实现滤波电路的原理方法；
3.用Multisim10对二阶有源低通滤波电路进行仿真分析；
三．实验仪器
Multisim10软件;电阻若干，导线若干，线路板一块，ua741运放两个，万用表，实验箱。
四．实验原理
集成运算放大器是高增益的直流放大器。
在它的输入端和输出端之间加上不同的反馈网络，就可以实现各种不同的电路功能。
可实现放大功能及加、减、微分、积分、对数、乘、除等模拟运算及其他非线性变换功能；将正、负两种反馈网络相结合，还可具有产生各种模拟信号的功能。
本实验着重以输入和输出之间施加线性负反馈网络后所具有的运算功能进行研究。
理想运放在线性运用时具有以下重要特性：
（1）理想运放的同相和反相输入端电流近似为零，即。
（2）理想运放在作线性放大时，两输入端电压近似相等，即：。
1.反相放大器
信号由反相端输入，电路如图3-1所示。
在理想条件下，放大器的闭环增益。
增益要求确定之后，与的比值即确定，在选择其值时需注意：与不
要过大，否则会引起较大的失调温漂；但也不要过小，否则无法满足输入阻抗的
要求。
一般取为几十千欧至几百千欧。
当时，放大器的输出电压等于其输入电压的负值。
此时，它具有反相跟随的作用，称之为反相器。
2.同相放大器
信号由同相端输入，电路如图3-2所示。
在理想条件下，放大器的闭环增益为
图3-1 反相放大器图3-2 同相放大器
当为有限值时，放大器增益恒大于1。
当→∞（或=0）时，同相放大器具有同相跟随的作用，即，称之为跟随器。
跟随器有图2-3所示的
两种电路形式，具有输入阻抗高，输出阻抗低的特点，且有阻抗变换的作用，常用来做缓冲或隔离级。
图3-3电压跟随器
3.加法器
根据信号输入端的不同有同相加法器和反向加法器两种形式。
原理电路如图3-4和图3-5所示。
图3-4同相加法器图3-5反相加法器图3-5的反相加法器，运放的输入端有一端接地，另一端由于理想运放的“虚地”特
性，使得加在此输入端的多路输入电压可以彼此独立地通过自身输入回路电阻转换为电流，
精确地进行代数相加运算，实现加法的功能。
同相加法器的输出电压为
式中，。
因此与每个回路电阻均有关，要满足一定的比例关系，调节不便。
反相加法器的输出电压为
当时，)。
4.减法器
减法器实际上是反相放大器与同相放大器的组合，电路如图3-6所示，在理想条件下，输出电压与各输入电压的关系为
图3-6减法器
取电阻，，则
五.设计内容
用运算放大器UA741完成下面的实验内容，UA741的工作电压为±12 V。
1.第10周：设计一个满足如下公式的加法电路（必须同时使用两个运放）
检查方法：输入交流或者直流电压，输出结果应该满足公式。
2.第11周：设计一个满足如下公式的加法电路（必须同时使用两个运放）
U O = (U i2-4U i1)
检查方法：输入交流或者直流电压，输出结果应该满足公式。
五．注意事项
在焊接电路板时，需避免因焊接不当造成电路短接的现象，导致将运放烧坏。
在使用导线时，因尽量使用较短的导线，最好使用接线柱，这样可以减少实验的误差。
六．实验原理仿真图：
1.加法如图：
由虚短与虚短知：
U N=U P=0，
I N=I P=0
-=
U O=-(2U i1+3.5U i2)
2减法如图：
由虚短与虚断得：I N=I P=0， U N = U P = U i2
= , U O = (1+)(U I2)- U i1 即： U O = (U i2 - 4U i1)
七．误差分析：实验当中所使用的电阻与标准值之间存在一定的误差，在焊接时所使用的导线也会给实验造成一定的误差。
以及万用表的读数不稳定，输入电压与实际电压的不一致都给实验造成了误差。
八．数据记录及处理。
加法：公式：
减法：公式：
九.仿真图
图A
图B
图C
图D
图E
图F
图G
图H
图I
图J
图K
图L
图M
图N
图O
图P
图Q
图R
图S
图T
九．实验总结
通过本次实验，大大的锻炼了自己的动手能力。
在焊接电路时，总会出现很多的差错，有时是电路短接了，有时是导线的问题。
但最终还是把问题给找了出来，这次试验让我掌握了很多从课本上学不到的知识。
比如焊接的方法，检查电路的方法，更重要的是动手能力得到了充分的锻炼。
并初步掌握了运算放大器和滤波电路的基本工作原理以及会用Multisim10对电路进行仿真分析。