2.加减运算电路的设计及分析
减法运算电路设计
减法运算电路设计1.减法原理减法运算的基本原理是通过将被减数与减数进行按位取反，然后加1，再进行加法运算，即可得到减法运算的结果。
这是因为减法运算可以转化为加法运算，减法可以通过加法实现。
2.减法电路设计减法电路的设计包含三个主要的步骤：将减法转化为加法、设计加法器、设计控制逻辑。
2.1将减法转化为加法将减法转化为加法是减法电路设计的第一步。
这里需要实现减数的取反和加1、取反可以通过异或门来实现，加1可以通过加法器来实现。
2.2设计加法器为了实现减法运算，我们需要设计一个能够同时处理加减法的加法器。
常用的加法器有半加器、全加器和多位加法器。
在减法电路中，我们可以使用多个全加器来实现两个二进制数的加法和减法运算。
2.3设计控制逻辑控制逻辑用于控制减法电路的操作，根据输入的操作信号，控制减数的取反和加法器的运行。
通常，控制逻辑由逻辑门和触发器组成，可以根据输入的操作码进行控制。
3.电路实现下面是一个4位减法器的例子，使用全加器进行加法和减法运算。
输入A:A3A2A1A0(被减数)输入B:B3B2B1B0(减数)输出D:D3D2D1D0(差值)首先，实现四个全加器用于处理每一位的减法运算。
全加器的输入包括两个加数和进位（来自前一位的借位），输出为和值和进位。
全加器的真值表如下：ABCi，SCo000，00001，10010，10011，01100，10101，01110，01111，11其中，A和B分别表示两个二进制数的对应位，Ci表示进位，S表示和值，Co表示进位。
根据全加器的真值表，我们可以通过组合逻辑来实现四个全加器。
每个全加器的输入包括A、B和前一位的进位（初始进位为0），输出为当前位的差值和进位。
最后，将四个全加器的输出作为减法器的输出，即得到了4位减法器的设计。
4.总结减法运算电路是数字电路中常见的逻辑电路，它可以通过将减法转化为加法，并实现加减法器和控制逻辑来实现减法运算。
在设计减法电路时，需要考虑减法转化为加法，选择适当的加法器，以及设计合适的控制逻辑。
可控加减法电路设计实验报告
可控加减法电路设计实验报告一、实验目的。
1.了解四位二进制数运算的基本原理,制定设计方案。
2.利用ISE软件进行可编程逻辑器件设计,完成逻辑仿真功能。
3.使用编译器将设计实现,下载到BASYS2实验板上进行调试和验证所设计的四位二进制数的运算。
二、实验器材。
1.Pentium—Ⅲ计算机一台；2.BASYS2 实验板一只；三、实验方案。
1.基本功能。
实现了两个四位二进制数的加减法运算,能够在输出端得出结果.2.清零功能。
利用一个微动开关，在逻辑程序中表示出当按下微动开关后两个操作数都变为零。
再调用以前的加法程序，即可实现输出结果清零。
3.用数码管显示。
编写程序，将数值转换为七段显示器显示。
将运算结果输送到数码管中。
值得注意的是四个数码管要显示不同的数字，就需要利用到人的视觉误差，做一些短暂的延时。
4.溢出显示。
本实验中，设计的是一个无符号数加减法器，因而其共有两种溢出情况一，减法时，减数大于被减数，针对这种情况可以利用比较大小进行溢出判断；二，加法时，被操作数之和大于15。
判断进位，如果进位为1则显示溢出，若反之，则不显示。
四、实验原理图。
五、实验模块说明及部分代码。
1.add1部分。
将输入的两个操作数相加并判断大小。
相加结果放在led中，进位放在carry中。
led[0]=num1[0]^num2[0];carry[0]=num1[0]&num2[0];led[1]=num1[1]^num2[1]^carry[0];carry[1]=(num1[1]&num2[1])|(carry[0]&(num1[1]^num2[1]));led[2]=num1[2]^num2[2]^carry[1];carry[2]=(num1[2]&num2[2])|(carry[1]&(num1[2]^num2[2]));led[3]=num1[3]^num2[3]^carry[2];if(add)begincarry[3]=(num1[3]&num2[3])|(carry[2]&(num1[3]^num2[3]));endif(sub)beginif(compare)carry[3]=1;elsecarry[3]=(num1[3]&num2[3])|(carry[2]&(num1[3]^num2[3]))&(~sub); 2.seg7ment。
多级运算电路实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 理解多级运算电路的工作原理及特点。
2. 掌握多级运算电路的设计方法。
3. 学习使用电子实验设备，如信号发生器、示波器、数字万用表等。
4. 培养实验操作能力和数据分析能力。
二、实验原理多级运算电路是由多个基本运算电路组成的，通过级联多个基本运算电路，可以实现对信号的放大、滤波、调制、解调等功能。
本实验主要涉及以下几种基本运算电路：1. 反相比例运算电路：该电路可以实现信号的放大或衰减，放大倍数由反馈电阻RF和输入电阻R1的比值决定。
2. 同相比例运算电路：该电路可以实现信号的放大，放大倍数由反馈电阻RF和输入电阻R1的比值决定。
3. 加法运算电路：该电路可以将多个信号相加，输出信号为各输入信号的代数和。
4. 减法运算电路：该电路可以实现信号的相减，输出信号为输入信号之差。
三、实验仪器与设备1. 信号发生器：用于产生实验所需的输入信号。
2. 示波器：用于观察实验过程中信号的变化。
3. 数字万用表：用于测量电路的电压、电流等参数。
4. 电阻、电容、二极管、运放等电子元器件。
5. 电路板、导线、焊接工具等。
四、实验内容与步骤1. 设计并搭建反相比例运算电路，测量并记录放大倍数、输入电阻等参数。
2. 设计并搭建同相比例运算电路，测量并记录放大倍数、输入电阻等参数。
3. 设计并搭建加法运算电路，测量并记录输出信号与输入信号的关系。
4. 设计并搭建减法运算电路，测量并记录输出信号与输入信号的关系。
5. 分析实验数据，验证实验结果是否符合理论计算。
五、实验结果与分析1. 反相比例运算电路实验结果：放大倍数为10，输入电阻为10kΩ。
分析：根据理论计算，放大倍数应为RF/R1，输入电阻应为RF+R1。
实验结果与理论计算基本一致。
2. 同相比例运算电路实验结果：放大倍数为10，输入电阻为10kΩ。
分析：根据理论计算，放大倍数应为RF/R1，输入电阻应为RF+R1。
实验结果与理论计算基本一致。
基于集成运算放大器的加减法运算电路的分析与设计
即 ： ^ 。= ^〇12 + ^〇34
(6)
仅 考 虑 反 相 端 输 入 信 号 [/„和 [ ^ 的 作 用 时 ，电路变成
了反相求和电路，可 得 ：
Uol2 =
~ ^ Ui2
(7 )
仅 考 虑 同 相 端 输 入 t/i3和 t/i4 的 作用时，电路变成了同
相求和电路，可 得 ：
将 （1 0 ) 式化简后可得：
电 压 表 的 读 数 -9.987V 相 比 ，存 在 0 . 1 3 % 的相对误差。观
察 （1 ) 式 可 知 ，在 忽 略 误 差 的 情 况 下 ，输 出 电 压 ％ 在数
值 上 等 于 反 馈 电 阻 馬 与 信 号 源 的 “入端电阻”负 之 比 再 乘
以 输 入 信 号 由 于 输 入 信 号 从 运 放 的 反 相 端 加 入 ，所以
Uo = ~ K^! Uil J<2
^3 + ^ ~ UI*
(11)
代 入 已 经 选 定 的 电 阻 值 和 输 入 信 号 电 压 值 对 （1 1 ) 式
进行计算，可 得 ：
Uo = - 5Utl- 5Ul2+ Ui3+ 10Uu = W
(12)
可见，将 输 出 电 压 的 理 论 计 算 值 I V 与仿真测试结果与 电压表的读数1.012V 相 比 ，存 在 1 . 2 % 的相对误差。
在 此基础上，利 用 Multisim软件辅助设计单运放和双
运放两种不同结构的加减法运算电路〇
1•基本运算电路的分析
■ 1.1反相比例运算电路分析 如 图 1 所示为反相比例运算电路。 由模拟电子技术基
础 可 知 ，当 同 相 端 对 地 的 直 流 电 阻 与 反 相 端 对 地 的 直 流 电 阻 相 等 ，即 及 = 曷 〃 〜 时 ，可以获得比较准确的输入输出表
加减运算电路原理及应用
加减运算电路原理及应用作者：梁伟来源：《电子技术与软件工程》2017年第24期摘要加减运算电路能够对两个输入信号之差进行放大，可以实现代数加减运算功能，运用proteus模拟软件进行实验，分析运算结果，集成运放的加减运算可应用于彩色电视系统传输信号编码过程。
【关键词】加减运算电路模拟软件编码1 前言集成运算放大器简称集成运放，是由多级直接耦合放大电路组成的高增益模拟集成电路。
集成电路是采用半导体制作工艺，在一块较小的单晶硅片上制作上许多晶体管及电阻器电容器等元件，并按照多层布线的方法将各元器件组合成完整的电子电路，实现元件、电路和系统的三结合。
集成运算放大器是可以进行运算的高放大倍数直流放大器，是线性集成电路中最通用的一种。
集成运算放大器与用分立元件构成的电路相比，它具有稳定性好、电路计算容易、成本低等很多优点，被广泛应用。
2 加减运算电路原理及应用集成运放的应用表现在它能够构成各种运算电路，在运算电路中，集成运放必须工作在线性区，在深度负反馈条件下，能够实现各种数学运算，包括：比例运算电路、加减运算电路等。
加减运算电路类型：有多个反相输入端，一个同相输入端。
对两个输入信号之差进行放大，可实现代数加减运算功能，如图1所示电路为完成这种代数加减功能的运放电路。
加减运算电路如图1所示，多个输入电压ui1，ui2，ui3通过电阻R1，R2，R3接入反相输入端，故输出电压uo与输入电压ui反相，在输出端与反相输入端之间接有反馈电阻Rf。
输入信号电压ui2通过电阻R4接入同相输入端，电阻R5接地。
运算放大器工作在线性区时，两个重要特性：理想运放的同相输入端与反相输入端的电位相等，即u+≈ u-，此时两个输入端相当于短路，但内部并未短路，称为“虚短路”。
理想运放的输入电流等于零，即i+=i-=0，因为净输入端电压为零，又因为理想集成运放的输入电阻ri=∞，故可认为两个输入端的净输入电流也均为零，此时两个输入端相当于断路，但内部并未断路，称为“虚断路”。
减法运算电路
积件 4-1-3-2：加减运算放大的仿真研究
2） 同相加法运算电路
图4-11 同相加法运算电路
积件 4-1-3-2：加减运算放大的仿真研究
（2）减法运算电路
图 412 减 法 运 算 电 路
积件 4-1-3-2：加减运算放大的仿真研究
二、其它方面的应用
1．电压比较器 （1）基本电路
图4-13 电压比较器
积件 4-1-3-2：加减运算放大的仿真研究
作业： 1、画出集成运放电路组成的加法器、 减法器电路图。并证明输入电压与输出 电压的关系式。 2、画出输出电压Uo与输入电压Ui符合 下列关系的运放电路图；（1） Uo/Ui=-1；（2）Uo/Ui=15；（3） Uo/（Ui1+Ui2+Ui3）=-20。
加减运算放大的仿真研究一集成运放的线性应用二运算电路1加法运算电路反相加法运算电路图410反相加法运算电路电路输出电压
积件 4-1-3-2：加减运算放大的仿真研究
一、集成运放的线性应用
（二）运算电路
1．加法运算电路和减法运算电路
（1）加法运算电路 1） 反相加法运算电路
图4-10 反相加法运算电路
电路输出电压： uO [( Rf / R1 )uI1 (Rf / R2 )uI2 ]
积件 4-1-3-2：加减运算放大的仿真研究
可见，输出电压与输入电压反相，且uo是两输入信号加权后的负值相加，故称反相
加法器。
若取， R1 R2 则
uO (Rf / R1 )(uI1 uI2 )
若取，Rf R1 R2 则， uO (uI1 uI2 )
电路成为反相加法器。
积件 4-1-3-2：加减运算放大的仿真研究
加减法运算器电路
加减法运算器电路加减法运算器电路是一种用于进行数字加减运算的电路，通常用于数字逻辑电路或计算机系统中。
它可以接受两个输入数字，并输出它们的和或差，具有广泛的应用领域。
加减法运算器电路的设计通常包括以下几个关键部分：输入端、加法器、减法器、选择器、输出端等。
首先，输入端用于接收两个数字的输入。
这些输入数字可以是二进制数字，也可以是十进制数字经过编码转换为二进制表示。
输入端需要将输入的数字传递给加法器或减法器进行运算。
加法器是加减法运算器电路的核心部分之一。
它能够接受两个数字的输入，并将它们相加得到一个和。
加法器通常采用全加器电路进行设计，全加器能够实现三个数字的加法运算，其中两个数字是输入数字，另一个数字是进位数字。
通过级联多个全加器电路，可以实现多位数字的加法运算。
减法器是加减法运算器电路的另一个核心部分。
它能够接受两个数字的输入，并将它们相减得到一个差。
减法器通常采用全减器电路进行设计，全减器能够实现两个数字的减法运算，其中一个数字是被减数，另一个数字是减数。
通过级联多个全减器电路，可以实现多位数字的减法运算。
选择器用于选择加法器或减法器的输出结果作为最终的输出。
根据需要进行加法或减法运算，选择器可以将加法器或减法器的输出传递给输出端。
最后，输出端用于输出加法或减法运算的结果。
输出端可以是数字显示器、LED指示灯或数字信号输出接口，将计算结果显示给用户或传递给其他电路进行进一步处理。
总的来说，加减法运算器电路的设计需要充分考虑数字逻辑电路的设计原理，合理选择加法器、减法器和选择器的设计方案，确保电路能够准确、稳定地进行加减法运算。
加减法运算器电路在数字电子技术和计算机领域有着重要的应用，是数字系统中不可或缺的一部分。
模电课程设计加减法电路.
1 设计任务描述1.1 设计题目：加法运算电路1.2 设计要求1.2.1 设计目的（1）学习基本理论在实践中综合运用的初步经验，掌握模拟电路设计的基本方法、设计步聚，培养综合设计与调试能力； （2）学会利用运算放大器实现加减法电路；（3）学会直流稳压电源的设计方法和性能指标测试方法； （4）培养实践技能，提高分析和解决实际问题的能力。
1.2.2 基本要求（1）利用两级运算放大器实现321o 42i i i u u u u ++=（2）设计电路所需的直流稳压电源，要求包括整流、滤波、稳压。
1.2.3 发挥部分（1）由于同相加法电路存在共模电压，将造成几个输入信号之间的互相影响，所以本次设计我选用两级运放反相输入，在第一级运用反相输入的求和电路，在第二级采用双端输入式，从而实现课设要求的输出与输入的线性关系。
（2）在线性直流电源中，将普通的电容滤波更改为两个电容与一个电阻的π型滤波电路，增加对交流分量的滤除。
（3）在线性直流电源中，将一般的稳压电路改为固定式三端集成稳压器工作。
2 设计思路本次设计的课题是加法运算电路，其“加法”的含义是实现输出与输入的线性关系。
本次设计还要求设计为运算电路提供电源的线性直流稳压电源。
首先这次设计的重点是加法运算电路，我需要设计一个电路使得其输出电压与输入电压满足表达式。
为满足这一线性关系，我选用两级放大来实现。
经过一个学期的学习，我大致了解关于集成运算放大器的工作原理，而这次设计主要是关于运放的线性应用。
首先第一级放大电路中，由于同相输入存在共模电压，会造成几个输入信号之间的互相影响。
而反相输入式放大电路中，根据虚断的概念，同相位输入端的电位为零，相当于与地等电位，即“虚地”。
这样可保证运放输入端无共模信号。
在第一级运算放大器的反相端输入施加两个电压信号，从而达到两个输入电压与第一级运放的输出电压之间的线性关系。
然后将这一输出加到第二级运放的反相端，同时在第二级运放的同相端加入第三个信号源，实现双端输入式放大电路，这种电路的的特点是输入电阻大、输出电阻小。
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实验2《电子技术》课程设计任务书
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
Rf1
100kΩ
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
代入各具体数值可得Uo2=（2Uo1+2Uo2-2.5Uo3）
2.用软件的仿真结果
实验结论
当U1=-0.2203，U2=-0.2203，U3=-1.175时，Uo2=2.0563，与仿真实验结果一样。