比例求和积分微分电路
集成运算放大器的基本运算电路
ui2 u
u i3
u
0
R1
R2
R3
2.加减运算电路
ui1
R1
Rf
ui2
R2
N
－∞
ui3
R 3
P
＋
R
ui4
4
R'
当ui1、ui2短路时 当Ui1、Ui2、Ui3、Ui4共同作用时
若又满足Rf =R1=R2=R3=R4时则
利用叠加定理求uo与ui1、ui2、 ui3各ui4之间的关系
uo
当ui3、ui4短路时
(ui1 ui2 ui3 )
Uo (ui1 ui2 ui3 )
上式中比例系数为-1，实现了加法运算。
2）同相求和运算电路
R'
ui1 i1
R 1
ui2 i2
R2
ui3 i3
R 3
i f
Rf
N
－
u-
∞
P u+ ＋
R1//R2//R3=R′//Rf
根据 “虚断”概念
uo
i1+i2+i3=0
ui1 u
2.一般单限比较器
图4-22所示的电路是一般单限比较器. UREF为外加参考电压。 集成运放的反相输入端接信号ui，同相输入端接参考电压UREF。
由于Aod→∞,所以当U﹣<U+时，ui<UREF时，受电源电压的 限制，uo只能为正极限值UOM,即UOH=﹣UOM； 反之，当U﹣＞U+时，uo为负极限值，即UOL=﹣UOM。 其传输入特性如图4-22(b)实线所示。
I1
U i1 R1
因虚地, u﹢=u﹣=
,
I2
Ui2 R2
6.1基本运算电路
1
t
(U
0.1m s
I
)dt
uO
(0.1ms)
5
(
t
0.1ms)
5
uo
(0.3
ms)
[
5 0.1ms
(0.3ms
0.1ms)ຫໍສະໝຸດ 5]V5V
正峰值未达运放的正饱和电压10V，所以仍正常线性积分．
例6.1.3 积分电路及输入波形如下，运放最大输出电压为10V， t =0 时电容电压为零，试画出输出电压波形。
二、变跨导模拟乘法器的基本工作原理
用压控电流源代 替了差分放大电 路中的恒流源。
二、变跨导模拟乘法器的基本工作原理
当 uY >> uBE3 时，iC3≈uY/RE
V1、V2管的跨导
gm
I E1 UT
iC3 2U T
uY
2REU T
uO
β
RC rbe
uX
gm RCuX
KuX uY
K RC
当rbIeC1、rbI'uCe Y2较有小限/时制g，m：必须为正且应较2R大EU。T
6.1.2 加减运算电路
一、求和运算电路
1. 反相求和运算电路
平衡电阻
R3 =R1 // R2 // RF
电路特点： 输入信号均加至运放反相端
分析：
根据“虚短”“虚断”，可得
un up 0
if i1 + i2
故得
uo ui1 ui2 RF R1 R2
uo
RF
(
ui1 R1
ui2 R2
)
优点：调节方便。
特点：1. 信号加至反相端，反相放大或缩小电压信号。
2. un up 0，运放输入端虚地。 uic 0 ，故对 KCMR 的要求低。这两点也是所有反相运算电路的特点。
比例、求和、积分、微分电路.
深圳大学实验报告课程名称:实验项目名称:学院:计算机与软件学院班级:实验时间:实验报告提交时间:一、实验目的1、掌握用集成运算放大电路组成比例、求和电路的特点及性能;2、掌握用运算放大器组成积分微分电路;3、学会上述电路的测试和分析方法。
二、实验仪器1、数字万用表2、双踪示波器3、信号发生器三、实验内容1. 电压跟随电路实验电路图 4-1如下,按表 4-1内容实验并测量记录。
2. 反相比例放大器实验电路如图 4-2所示, U0=-RF*Ui/R1,按表 4-2内容实验并测量记录。
3. 同相比例放大电路实验电路如图 4-3所示, U0=(1+RF/R1Ui,按表 4-3实验测量并记录。
4. 反相求和放大电路实验电路如图 4-4所示, U0=-RF(Ui1/R1+Ui2/R2,按表 4-4内容进行实验测量。
四、数据分析1. 电压跟随电路R L =∞:(误差如下-2V :(2.005-2 /2*100%=0.25% -0.5V :(0.502-0.5 /0.5*100%=0.4% 0 V: 0% -2V :(0.5-0.499 /0.5*100%=0.2% -2V :(1.002-1 /1*100%=0.2%RL=5K1:(误差如下-2V :(2.003-2 /2*100%=0.15%-0.5V :(0.502-0.5 /0.5*100%=0.4%0 V: 0%-2V :(0.5-0.499 /0.5*100%=0.2%-2V :(1.002-1 /1*100%=0.2%2. 反相比例放大器误差分析:30.05mV :17.3/0.3005/1000*100%=5.757%100mV : 21.1/1/1000*100%=2.11%300mV : 30.0/3/1000*100%=1%1000mV : 84/10/1000*100%=0.84%3000mV : 20030/30/1000*100%=66.767% 这个误差之所以这么大, 是因为电源是 12V ,所以输出电压不可能达到 30V ,最多是 12V 。
实验四比例求和、微积分电路,RC正弦振荡器
1.比例求和、微积分电路
线性集成电路（简称线性组件）实际上就是一个具有高放大倍数的直流放大器，在它外部接上深度电压负反馈电路之后，便构成了运算放大器，运算放大器可对电信号进行比例、加法、积分、微分等数学运算。
图1是反相比例放大器，输出电压与输入电压为比例运算关系。即：
图2是同相输入比例放大器，输出电压与输入电压，也构成比例关系。即：
根据振荡幅值平衡条件，要使电路维持正常振荡，必须使放大器的放大倍数 ，在振荡的条件下，反馈电路的反馈系数恰好为 。如果放大倍数刚好A=3，会使工作不稳定。当由于任何原因引起放大倍数下降，将造成停振。若A>3，则因振荡幅值的增大，将使管子的动态范围延伸到特性曲线的饱和区和截止区，输出波形将产生严重的非线性失真。要改善这一点，在放大器中引进负反馈，也就是在放大器中加接由电阻 构成的负反馈支路，通过调节 ，改变反馈量的大小，使放大倍数稍大于3。采用负反馈可以进一步提高放大器的输入电阻，并提高振荡器稳定性和改善输出波形的非线性失真。
（2）分别设置Vi = -2V、-0.5V、0V、0.5V、1V，使用电压探针检测输出端电压Vo。
（3）在输出端接入RL，并将其另一端接地，重复步骤（2）。
仿真截图：
（a）Vi= -2V (b) Vi= -0.5V
(c) Vi= 0V (d) Vi= 0.5V
(e) Vi=2V
图10电压跟随器（仿真，未接入RL）
相位移为 ，构成正反馈。第二部分是由RC串并联组成的一个具有选频特性的正反馈网络，其反馈系数为：
通常取 ; ，则上式可写成：
（1）
当在某一个 时满足：
则 （2）
则此时相移 。
这个反馈网络直接把放大器的输出和输入端沟通起来，从而保证在某一特定频率上电路满足自激振荡条件，产生单一频率的正弦波。因此，选频网络就决定了振荡器的频率。
模拟电路课程设计积分微分比例运算电路
物理与电子信息学院模拟电路课程设计成绩评疋表2013 年1 月1U 口模拟电路课程设计报告设计课题：积分、微分、比例运算电路专业班级：__________________学生姓名；_______________________学号：_______________________指导教师：_______________设计时间：2012.12-2013.1 ______积分、微分、比例运算电路.设计任务与姜求1. 设计一个叮以同时实现积分、徼分和比例功能的运算电路；2. 用开关控制也町单独实现积分、微分或比例功能：3. 用桥式整流电容滤液集成稳压块电路设计电路所需的正负直谎电源（土 12V ）.二、方案设计与论证用桥式娄流电容滤波集成稳压块电路设计电路所需的正负直潦电流（±12人 为运篦电路捉供了电源。
此电蹄要求设汁同时宝现积分、微分利比例功能的运算 电路。
在电路中用开关控制也可实现这个功能.L 方案一、用丄个论741分别实现积分、微分和比例功能”另外加一个l ：MI 比 例求和运算电路「耍单独实现这功能，所以要再加二个开关分别控制电路的导通， 达到现象赳 不足Z 处見线路欽产生接触电阻，误兼儿述有电路复朵*器件欽成本 高，频率不一，难调节甘设计框图如下：图2-1设计框图造计原理电路图如F:JU -AW 10hQ图2 2 设计凍理电路图2•方案二*用一个和四个开关-•起实规这功能，并能单独枳分、微分和比例功能。
优点：电路简单。
方案二三、单元电路设计与参数计算1・盲流稳压电源电路直流源的制作由四部分组成：电源变压器.整流电路，滤波电踣及稳压电路。
变压器部分通过变压器降压使得进入整流的电床减小：整流道路部分利用二极管的单向亍电件实现交流电流电压的转变*即将正眩波电压转换为单一方向的脉冲电压；滤波部分采用大电容，利用电容的允殷电作用便输出电圧趋于平滑；稳压通过稳压管的稳压作用使输出II流电乐莹木不受电网电斥波动和负载电阻变化的影响口稳用电源的组成框图如图3-1所示「直流稳压电源电路原理图如图3-2所示.图3-3報流电路原理图①原理分析；桥式整流电路巧妙地利用了二极管的单向导电性，将四个二极管分为两组， 根据变乐器副边电乐的极件分别导通，将变乐器副边电压的正极性端与负载电zw\图3-1稳止电源的组成框图D5* CS G8 --JTOnF — 220uFmu1in(1) 整流、滤波电路其整流电路图如下:电朋 电压\ * '60 HlVoii1511A图3-2门流稳压电源电路丰 470T1F = 220uF1N40C?U2 LM7fi12CT丄諡FCl + 口 二 £3mF*220nFTra阻的上喘相连，负极性端与负戦电阻的卜端相連•使负戦上始终叮以得到一个单方向的脉动电压。
积分、微分、比例运算电路
模拟电路课程设计报告题目：积分、微分、比例运算电路一、设计任务与要求①设计一个可以同时实现积分、微分和比例功能的运算电路。
②用开关控制也可单独实现积分、微分或比例功能③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），为运算电路提供偏置电源。
此电路设计要求同时实现比例、积分、微分运算等功能。
即在一个电路中利用开关或其它方法实现这三个功能。
方案一：用三个Ua741分别实现积分、微分和比例功能，在另外加一个Ua741构成比例求和运算电路，由于要单独实现这三个功能，因此在积分、微分和比例运算电路中再加入三个开关控制三个电路的导通与截止，从而达到实验要求。
缺点：开关线路太多，易产生接触电阻，增大误差。
此运算电路结构复杂，所需元器件多，制作难度大，成本较高。
并且由于用同一个信号源且所用频率不一样，因此难以调节。
流程图如下：图1方案二:用一个Ua741和四个开关一起实现积分、微分和比例功能，并且能够单独实现积分、微分或比例功能。
优点：电路简单，所需成本较低。
电路图如下：积分运算电路 微分运算电路 比例运算电路 比例求和运算电路图2三、单元电路设计与参数计算1、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 ）。
其流程图为：图3直流电源电路图如下：电源变压器整流电路滤波电路稳压电路V1220 Vrms 50 Hz0¡ã U11_AMP T17.321D21N4007D31N4007D41N4007C13.3mF C23.3mF C3220nFC4220nF C5470nFC6470nF C7220uFC8220uFU2LM7812CTLINE VREGCOMMONVOLTAGEU3LM7912CTLINEVREGCOMMON VOLTAGE D51N4007D61N4007LED2LED1R11k¦¸R21k¦¸2345D11N40071516671417图4原理分析： (1)电源变压器：由于要产生±12V 的电压，所以在选择变压器时变压后副边电压应大于24V,由现有的器材可选变压后副边电压为30V 的变压器。
模电实验报告 比例求和运算及微积分电路
实验六 比例求和运算及微积分电路一、实验目的1、掌握集成运算放大器的特点，性能及使用方法。
2、掌握比例求和电路的测试及分析方法。
3、掌握各电路的功能工作原理和计算方法。
二、实验仪器 1、数字万用表 2、信号发生器 3、示波器4、交流毫伏表5、直流稳压电源 三、实验内容 1、电压跟随器验证电压跟随器的电压跟随特性。
（此电路经常用于多级放大器的第一级，起阻抗匹配作用）经测量Ui=Uo=14.142mV2、反相比例电路验证反相比例运算电路的输入与输出的关系为：i ifo U R R U -= 电路图如下：经验证Uo=10Ui=141.406mV3、同相比例放大器验证同相比例放大电路输入与输出之间的关系：Ui R Rf U o ⎪⎪⎭⎫⎝⎛+=11 电路图如下：测得Ui=14.142mV Uo=155.546mV Uo=101Ui4、反相求和电路验证反相求和电路的输入与输出之间的关系式：)2211(U Ui R Rf Ui R Rf o +-=电路图如下图所示：由图可知：Ui1=6.955mV, Ui2=2.303mV, Uo=92.564mV验证92.564mV = -【（R3/R4）6.955+（R3/R1）2.303】mV5、加减运算放大电路验证其输入输出之间的关系式：)12(1Ui Ui R RfUo -=电路图如下图所示：实验测得：Ui1=6.978mV Ui2=2.318mV Uo=46.655mV 可验证Uo=10(6.978-2.318)6、积分电路连接积分电路，检查无误之后接通12±V 直流电源。
①取Ui=-1V ，用示波器观察波形Uo ，并且测量运放输出电压的正向饱和电压值。
②取Ui=1V ，测量运放的负向饱和电压值③将电路中的积分电容改为0.1微法，Ui 分别输入1KHz 幅值为2V 的方波和正弦信号，观察Ui 和Uo 的大小及相位关系，并记录波形，计算电路的有效积分时间。
第4章基本运算电路
i
R
i2
vi 2
i1
i
R2 vi10
i2
深度电压负反馈使输出电阻近似为0，带负载能力很强。 当输入信号为零时，可求出平衡电阻。
R3 RP RN R1 // R2 // R f
2010年9月
熊 兰
电气工程学院电子技术课程组
4.2.2
同相加法电路
v vi
i1 i g (vi )
vo R i1 R g (vi )
2010年9月 熊 兰 电气工程学院电子技术课程组
补充： 对数和反对数运算电路
1. 对数运算电路 以二极管代替反相放大器中的反馈电 阻RF，即可构成对数运算放大电路。 二极管PN结的正向电流为： UT=26mV，i1=ui/R1，理想运放，i1=iD，因此 两边取对数，又uo=-uD，则
4.5.1 积分电路
电容C引入交流负反馈，虚短和虚断成立。
vi 1 1 1 vo vC iC dt iC i1 vi dt vi dt C RC R
vo
1
t
t0
vi dt vo (t0 )
τ =RC--积分时间常数 vo(t0)--输出电压的初始值
2010年9月
熊 兰
电气工程学院电子技术课程组
2. 反对数运算电路 反对数运算是对数运 算的逆运算，又叫指数运 算。将对数运算电路中的 二极管与输入电阻交换位 置，即可构成反对数运算 放大电路。
因为： 所以：
2010年9月
熊 兰
电气工程学院电子技术课程组
4.5 积分和微分电路
4.5.1 积分电路
vo
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比例求和积分微分电路 Document serial number【NL89WT-NY98YT-NC8CB-NNUUT-NUT108】
报告
课程名称：模拟电路
实验名称：比例、求和、积分、微分电路
学院：信息工程学院
专业：班级： 3
组号：指导教师：吴迪
报告人：李子茜学号： 16
实验时间： 2015 年 10 月 9 日星期五
实验地点 N102
实验报告提交时间： 2015 年 10 月 21 日
一、实验目的
1、掌握用集成运算放大电路组成比例、求和电路的特点及性能；
2、掌握用运算放大器组成积分微分电路；
3、学会上述电路的测试和分析方法
二、实验仪器
1、数字万用表
2、双踪示波器
3、信号发生器
三、预习要求
（1）复习比例、求和、积分微分电路的基本工作原理；
（2）估算所有要填入表格的理论值；
（3）拟定实验步骤，做好记录表格。
对于理想运放，当其工作在线性状态时，若U+≈U-,则这一特性称为理想运放输入端的“虚短路”特性；若I+=I-≈0,则这一特性称为理想运放输入端的“虚开路”特性。
四、实验内容
1.熟悉电压跟随电路
运算放大器UA741上的引脚排列如图5-5所示。
1和5为偏置（调零端），2为反向输入端，3为正向输入端，4为-Vcc，6为输出端，7接+Vcc，8为空脚。
电压跟随实验电路如图5-6所示。
按表5-18内容实验并测量记录。
注意：集成运放实验板上的+12V、-12V和GND孔必须与实验箱上电源部分的+12V、-12V和GND 孔连接，以保证集成运放的正常供电。
图5-5 UA741引脚排列图
图5-6 电压跟随电路
2.熟悉反相比例放大器
反相比例放大电路的实验电路如图5-7，已知Uo=-RF*Ui/R1,按表5-19的实验内容测量并测量记录。
表5-7 反相比例放大电路
3.熟悉同相比例放大电路
同相比例放大电路的实验电路如图5-8所示。
U0=(1+R F/R1)U i,按表5-20的实验内容测量并记录。
图5-8 同相比例放大电路
表5-20 同相比例放大电路测试表
实验电路如图5-9所示。
已知Uo=-RF(Ui1/R1+Ui2/R2),按表5-21的实验内容进行测量。
图5-9 反相求和放大电路 表5-21 反相求和放大电路测试表
5.熟悉积分电路 实验电路图如图5-10所
示。
（1）Ui 输入频率为100HZ,
幅值为±1V （峰峰值为2V ）的方波信号，同时观察和比较Ui 与U0的幅值大小
及相位关系，并记录波形。
(2）改变信号频率
（50Hz ~400Hz ）,观察Ui 与U0的相位、幅值及波行的变化。
当改变信号频率时，输出信号的波形、相位不变，但幅值随着频率的上升而下降。
四、实验结果与讨论：-
通过这次实验，我掌握了利用集成运算放大器组成比例\求和电路的方法，了解了他们的特点和性能，并学会了集成运算放大电路的测试和分析方法。
在实验过程中，在同相和反相放大电路中测量数据的误差和别人有很多不同，这应该是实验器件的差别所造成的。
指导教师批阅意见：
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；
3、教师可根据实验报告整体情况酌情扣分（10分）。