加减运算电路的设计及分析

实验2《电子技术》课程设计任务书

设计工作计划

本设计时间为2天，具体安排如下：

熟悉课设目标，查阅相关资料，对相关理论进行剖析：天

设计电路图，计算相关参数，根据电路图进行仿真与测量：1天

撰写报告：天

1. 实验原理

通常在分析运算电路时均设集成运方位理想运放，因而其输入端的净输入电压和净输入电流均为0，即具有“虚短路”和“虚断路”两个特点，这是分析运算电路输出电压和输入电压关系的基本出发点。

从对比例运算电路的分析可知，输出电压与同相输入信号电压极性相同，与反相输入端电压极性相反，因而如果多个信号同时作用于两个输入端，那么必然可以实现加减运算电路。

第一级电路实现加减运算，第二级电路通过运用反响比例运算电路来放大第一级的输出信号。

图（a ）

根据虚断iN=iP=0 （1）

虚短UN=UP （2）

iN=（U1-UN ）/R1+（U2-UN ）/R2-（Uo1/Rf1-UN ）（3） iP=（U3-UP ）/R3 （4）根据式（1）（2）（3）（4）可知，当满足R1//R2//Rf=R3时

Uo1=Rf1（U3/R3-U2/R2-U1/R1）

OPAMP_3T_VIRTUAL

Rf1100kΩ

图（b ）这是一个电压串联负反馈电路根据电路分析可得U02=-Uo1*Rf2/R5 将两级电路连到一起，可得

OPAMP_3T_VIRTUAL

50kΩ

40kΩ

Rf1

100kΩ

40kΩ

20kΩ

Rf2

40kΩ

代入各具体数值可得Uo2=（2Uo1+）

2.用软件的仿真结果

OPAMP_3T_VIRTUAL

50kΩ

20kΩ

Rf1

100kΩ

40kΩ

20kΩ

Rf2

40kΩ

XSC1

A B C D

T XFG1

XFG2

XFG3

实验结论

当U1=，U2=，U3=时，Uo2=，与仿真实验结果一样。

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。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）[ （2）. 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：输出高电平电流：输出低电平电流： 8mA。 2).引脚图：

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

设计一个一位十进制加减法++数字电路课程设计报告

课程设计报告课程：微机系统与接口课程设计学号：姓名：班级：教师：

******大学计算机科学与技术学院设计名称：设计一个一位十进制加减法器日期：2010年1月 23日设计内容： 1、0-9十个字符和“+”“-”分别对应一个按键，用于数据输入。 2、用一个开关控制加减法器的开关状态。 3、要求在数码显示管上显示结果。设计目的与要求： 1、学习数字逻辑等电路设计方法，熟知加减法器、编码器、译码显示的工作原理及特点； 2、培养勤奋认真、分析故障和解决问题的能力。设计环境或器材、原理与说明：环境：利用多功能虚拟软件Multism8进行电路的制作、调试，并生成文件。器材：74LS283或者4008， 4个异或门（一片74LS86）（减法）；74LS08，3输入或门（加法）设计原理: 图1二进制加减运算原理框图分析：如图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。设计过程（步骤）或程序代码：实验电路： 1:减法电路的实现：（1）：原理：如图1所示（如下），该电路功能为计算A-B。若n位二进制原码为N 原，则与它相对应的补码为N 补 =2n-N 原，补码与反码的关系式为N 补 =N 反 +1， A-B=A+B 补-2n=A+B 反 +1-2n (2)：因为B○+1= B非，B○+0=B，所以通过异或门74LS86对输入的数B求其反码，并将进位输入端接逻辑1以实现加1，由此求得B的补码。加法器相加的结果为： A+B 反 +1， (3)：由于2n=24=(10000) 2 ,相加结果与相2n减只能由加法器进位输出信号完成。当进位输出信号为1时，它与2n的差为0；当进位输出信号为0时，它与2n差值为1，同时还要发出借位信号。因为设计要求被减数大于或等于减数，所以所得的差值就是A-B差的原码，借位信号为0。

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）

加减运算电路设计

本科生实验报告课程名称：模拟电子技术实验A 实验名称：加减运算电路设计学院：专业班级：学生姓名：学号：实验时间：实验地点：指导教师：

根据反相与同相加法运算电路的运算关系，输出电压与各个输人电压的运算的关系为单运放加减运算电路的外电路阻值不易计算和调整，双运放电路不仅克服了，上述缺点，而且对运放本身共模抑制比的要求也较低，如图6-2-2所示。根据反相求和电路输出与输入关系，可得若取RF1=R4，则

实验内容及步骤：设计一个能完成的运算电路。要求选用单运放加减电路实现，其输出失调电压 1.电路形式及集成运算放大器的选择电路形式如图6-2-1所示，集成运算放大器采用μA741,其输人失调电流=100~300nA 2.元器件参数的计算 (1)反馈电阻Rp的计算。Rp的最大值由运放允许的输出失调电压和输人失调电流决定，即其中，的大小按手册给定值或实测;为设计要求之一，包括输人失调电压,所引起的，而。与各电阻有关，故。为未知，所以只能按式(6-2-5) 取RF的值。若未提此项要求，则Rr可在低于1MΩ内选取。RF值不宜过大，因为RF值越大，误差电压和噪声及漂移也越大; RF值也不宜过小，因为RF是负载的一部分，若过小，运放容易过载。题意取，则取RF=30kΩ (2)R1、R2、R3、R4的确定。设反向端、同向端各自输人信号为零时的直流等效电阻 RN、RP的值相等，可按反相求和原则计算R1、R2、R3、R4的值。

根据题目要求，则 (3)电阻R5的确定。R5是使RN=RP的平衡电阻，故首先计算在不包括R5时的反相端，同相端各自输入信号为零时的直流等效电阻RA和RB，即 4.电路的安装与调试 (1)静态的测试检查。 1)按电路图6-2-1搭接好实验电路，并细心检查运放组件各管脚位置的连接，切忌正负电源极性接反和输出端短路，否则会损坏集成块，确认无误后方可接通直电源。 2)将输入端接地，用万用表直流电压挡的相应量程测量输出端;此时，如果万用表显示不为零，则需要调整调零电位器旋钮，使输出端电压为零，在调零过程中，万用表的量程应从2V开始逐步变小，直至在毫伏级的量程下，测量输出为零时，结果最精确。此后的测量应保持电位器滑动端位置不变。 (2)动态测试。 1)当静态检查正常以后，将直流电源切断，输人端与“地”断开。 2)先对各输入信号电压进行初测，使其不超过规定的数值，然后

加减法运算电路设计

加减法运算电路设计 1．设计内容及要求 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，且作减法运算时被减数要大于或等于减数。 2.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。 3.提出至少两种设计实现方案，并优选方案进行设计 2.结构设计与方案选择 2.1电路原理方框图电路原理方框图如下 → → 图1-1二进制加减运算原理框图如图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。即：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 置数开关选择运算方式加法运算电路减法运算电路译码显示计算结果显示所置入的两个一位十进制数

并在七段译码显示器上显示02. 2.2加减运算电路方案设计 2.2.1加减运算方案一如图2-2-1所示：通过开关S2——S9接不同的高低电平来控制输入端所置的两个一位十进制数，译码显示器U13和U15分别显示所置入的两个数。数A 直接置入四位超前进位加法器74LS283的A4——A1端，74LS283的B4——B1端接四个2输入异或门。四个2输入异或门的一输入端同时接到开关S1上，另一输入端分别接开关S6——S9，通过开关S6——S9控制数B的输入。当开关S1接低电平时，B与0异或的结果为B，通过加法器74LS283完成两个数A和B的相加。当开关S1接高电平时，B与1异或的结果为B非，置入的数B在74LS283的输入端为B的反码，且74LS283的进位信号C0为1，其完成S=A+B （反码）+1，实际上其计算的结果为S=A-B完成减法运算。由于译码显示器只能显示0——9，所以当A+B>9时不能显示，我们在此用另一片芯片74LS283完成二进制码与8421BCD码的转换，即S>9（1001）时加上6（0110），产生的进位信号送入译码器U10来显示结果的十位，U11显示结果的个位。由于减法运算时两个一位十进制数相减不会大于10，所以不会出现上述情况，用一片芯片U11即可显示结果。 2.2.2加减运算方案二由两异或门两与门和一或门组成全加器，可实现一位二进制加逻辑运算，四位二进制数并行相加的逻辑运算可采用四个全加器串行进位的方式来实现，将低位的进位输出信号接到高位的进位输入端，四个全加器依次串行连接，并将最低位的进位输入端接逻辑“0”，就组成了一个可实现四位二进制数并行相加的逻辑电路。通过在全加器电路中再接入两个反相器可组成一个全减器，实现一位二进制减逻辑运算，将来自低位的错位信号端接到向高位借位的信号端，依次连接四个全减器，构成可实现四位二进制数并行进行逻辑减运算的电路。在两组电路置数端接开关控制置数输入加法还是减法运算电路，电路输出端接LED灯显示输出结果，输出为五位二进制数。

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不超出线性范围。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。

加减法运算电路的课程设计

加减法运算电路的设计一、设计任务设计参数设计一个一位十进制并行加（减）法运算电路；通过按键输入被减数和减数，并设置+、-号按键；允许减数大于被减数，负号可采用数码管或其他显示器件，并利用LED灯显示计算结果。设计要求根据技术参数设计电原理图；计算并选择电路元件及参数；仿真调试电路。二、设计方案设计电路原理： 1、置入两个四位二进制数。例如（1011）2,（0011）2和（0111）2，（0110）2，同时在两个七段译码显示器上显示出对应的十进制数10，3和7，6 2、通过开关选择加（减）运算方式 3、若选择加运算方式所置数送入加法运算电路进行运算；若选择减运算方式，则所置数送入减法运算电路运算 4、前面所得结果通过另外两个七段译码器显示即显示结果：若选择加法运算方式，则（0011）2+（0110）2=（1010）2 十进制3+6=9 并在七段译码显示器上显示 9 若选择减法运算方式，则（0101）2-（1000）2=（10011）2十进制5-8= -3 并在七段译码显示器上显示 -3 设计电路运算方案：通过开关S1——S8接不同的高低电平来控制输入端所置的两个一位十进制数，译码显示器U15和U16分别显示所置入的两个数。数A直接置入四位超前进位加法器74LS283的A4——A1端，74LS283的B4——B1端接四个2输入异或门。四个2输入异或门的一输入端同时接到开关S1上，另一输入端分别接开关S5——S8，通过开关S5——S8控制数B的输入。当开关S1接低电平时，B与0异或的结果为B，通过加法器74LS283完成两个数A和B的相加。当开关S1接高电平时，B与1异或的结果为B非，置入的数B在74LS283的输入端为B 的反码，且74LS283的进位信号C0为1，其完成S=A+B（反码）+1，实际上其计算的结果为S=A-B完成减法运算。由于译码显示器只能显示0——9，所以当A+B>9时不能显示，我们在此用另一片芯片74LS283完成二进制码与8421BCD码的转换，即S>9（1001）2时加上3（0011）2，产生的进位信号送入译码器U13来显示结果的十位，U12显示结果的个位。由于减法运算时两个一位十进制数相减不会大于10，所以不会出现上述情况，用一片芯片U12即可显示结果。三、电路设计加法电路的实现用两片4位全加器74LS283和门电路设计一位8421BCD码加法器。由于一位8421BCD数A加一位数B有0到18这十九种结果。而且由于显示的关系,当大于9的时候要加六转换才能正常显示。

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 =+ - +

加减运算电路的设计及分析

实验2《电子技术》课程设计任务书设计工作计划本设计时间为2天，具体安排如下：熟悉课设目标，查阅相关资料，对相关理论进行剖析：天设计电路图，计算相关参数，根据电路图进行仿真与测量：1天撰写报告：天

1. 实验原理通常在分析运算电路时均设集成运方位理想运放，因而其输入端的净输入电压和净输入电流均为0，即具有“虚短路”和“虚断路”两个特点，这是分析运算电路输出电压和输入电压关系的基本出发点。从对比例运算电路的分析可知，输出电压与同相输入信号电压极性相同，与反相输入端电压极性相反，因而如果多个信号同时作用于两个输入端，那么必然可以实现加减运算电路。第一级电路实现加减运算，第二级电路通过运用反响比例运算电路来放大第一级的输出信号。图（a ）根据虚断iN=iP=0 （1）虚短UN=UP （2） iN=（U1-UN ）/R1+（U2-UN ）/R2-（Uo1/Rf1-UN ）（3） iP=（U3-UP ）/R3 （4）根据式（1）（2）（3）（4）可知，当满足R1//R2//Rf=R3时 Uo1=Rf1（U3/R3-U2/R2-U1/R1） OPAMP_3T_VIRTUAL Rf1100kΩ 图（b ）这是一个电压串联负反馈电路根据电路分析可得U02=-Uo1*Rf2/R5 将两级电路连到一起，可得

U1 OPAMP_3T_VIRTUAL U2 OPAMP_3T_VIRTUAL R1 50kΩ R2 50kΩ R3 40kΩ Rf1 100kΩ R5 40kΩ R6 20kΩ Rf2 40kΩ R4 40kΩ 代入各具体数值可得Uo2=（2Uo1+） 2.用软件的仿真结果 U1 OPAMP_3T_VIRTUAL U2 OPAMP_3T_VIRTUAL R1 50kΩ R2 50kΩ R3 20kΩ Rf1 100kΩ R5 40kΩ R6 20kΩ Rf2 40kΩ XSC1 A B C D G T XFG1 XFG2 XFG3 实验结论当U1=，U2=，U3=时，Uo2=，与仿真实验结果一样。