模拟电子技术微分与积分运算电路-教学文稿
模电实验报告-运算放大电路的加法、积分
课程名称： 课程名称：
实验项目名称： 实验项目名称：
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指导教师： 指导教师：
报告人： 报告人：
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班级： 班级：
实验时间： 实验时间： 时间
实验报告提交时间： 实验报告提交时间： 提交时间
教务处制
实验目的与要求： 1） 了解加法器的模拟实现方法 2）了解积分、微分的模拟实现方法 实验原理： 运算放大器具有理想的特性：频率宽、输入阻抗高、输出阻抗低、输入电流小、输出 偏移小等，非常适合直流信号的叠加、典型脉冲的积分和微分等运算。
dVi dt
（3）
实验步骤： 1) 首先检查所领用实验仪器、器件是否工作正常、引脚是否完好。 2）按实验图一接好电路，设定：R1 = R2 = 10K，Rf = 20K，运放的工作电压为 10V， 检查无误后接入电源，并将 V1、V2，通过短路线接地，利用万用表测量 V0 的输出值， 并记录。 3）继续将 V1 上与稳压电源的另一组输出连接，并调节输出为 1.0V，同时将 V2 与干电 池组的输出相连接，输出为 1.5V，利用万用表确认 V1、V2 的输入值，同时测量 V0 的 值，并记录。 4）再次调节 V1 的输入为 1.5V，再次记录 3）中的数据。 5）按实验图二接好电路，设定：R1 = 100K，Cf = 0.1U。观察微分电路的工作。 6）将 Vi 端与信号发生器的输入端连接，并调节信号的输出为方波，频率为，幅度为± 2V。 7）利用示波器观察 V0 的输出，同时记录波形和幅度。 8）改变方波的频率对输出 V0 的波形和幅度有怎样的影响，记录下来。 9）将实验图二中的 R1 和 Cf 对调一下，形成积分电路，继续观察积分电路的工作。 10）将波形发生器的信号输出设定为：三角波，频率为，幅度为±2V。 11）重复 7） 、8）的实验步骤。
积分和微分电路
2024年度模拟电子技术基础教学设计(超全面)(精华版)
2024/3/24
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实验考核方式与标准
实验报告
学生需提交完整的实验报告， 包括实验目的、原理、步骤、 数据记录、结果分析和结论等
。
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课堂表现
考察学生在实验过程中的态度 、操作规范、团队协作等方面 的表现。
实验成果展示
鼓励学生将实验成果进行展示 和交流，以便互相学习和提高 。
综合评价
模拟电子技术基础教 学设计(超全面)(精
华版)
2024/3/24
1
目录
2024/3/24
• 课程介绍与教学目标 • 模拟电子技术基础知识 • 模拟电子技术应用实例分析 • 实验教学内容与方法 • 课程设计环节指导 • 考核方式及成绩评定方法
2
01 课程介绍与教学目标
2024/3/24
3
课程背景及意义
2024/3/24
01
电子技术是现代信息技术的基础，模拟电子技术是电子 技术的重要组成部分。
02
模拟电子技术广泛应用于通信、计算机、自动控制等领 域，是现代电子设备和系统的基础。
03
掌握模拟电子技术对于电子类专业学生来说是必备的基 本技能，也是后续专业课程学习的基础。
4
教学目标与要求
掌握模拟电子技术的基本概 念、基本原理和基本分析方 法。
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02
共射放大电路
详细分析共射放大电路的工作原理、静态工作点的设置 、动态性能指标的计算，以及失真和频率响应等特性。
03
共集放大电路和共基放大电路
介绍共集放大电路和共基放大电路的工作原理、特点和 应用，以及三种基本放大电路的比较。
9
反馈放大电路原理
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《模电》教学7第四节 积分和微分电路
第四节 积分和微分电路
二、微分电路
1. 电路的组成
R
由于“虚断”，则 iC iR
uI +uC -
因反相输入端“虚地”，可得 iC C
iR
A
+
uO
uO iR R iC R
RC duC RC duI
当 t = 10ms 时， uO1 = ( - 200 × 0. 01 ) V = - 2 V
uI/V +10
0 uO1/V
10 -10 30
50
t/ms
o -2
7
t/ms
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第四节 积分和微分电路
在 t = ( 10 ~ 30) ms期间 , uI = -10 V ,
t0 = 10 ms, UO(t0) = - 2 V , uO1 = [ 200 (t – 0.01) – 2 ] V，
UI RC
( t – t0 )
= - UI Δt RC
Ui
t0
t1
t
t
4
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(2) 移相
第四节 积分和微分电路
若 uI = Umsin ωt , 由积分电路输出表达式可得：
uI
O
uO
=
- —1 RC
Umsin ωt dt
t
uO
= Um cos ωt
O
ωRC
t
电路的输出电压是一个余弦波。 uO 的相位比 uI 领先 90°。
10
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第四节 积分和微分电路
③ R = 10 kΩ, C = 0.5 μF 在 t = ( 0 ~10 )ms 期间， uO3= ( - 2000 t ) V，
第一次授课：简易模拟运算与积分电路(一)
东南大学电工电子实验中心
反相放大器实验内容
实验教材23页实验内容1，具体内容改为：
1.图5-1电路中电源电压±15V，R1=10kΩ， RF=100 kΩ，RL＝100 kΩ，RP＝10k//100kΩ。 按图连接电路，将输入端接地，用万用表测量并 记录输出端电压值；如果不为0，按照预习思考 题中的电路接入调零电路，调节电位器RW，使 运放输出电压为零(选做)。 2.输入直流信号Vi分别为－2V、－0.5V、0.5V、2V， 用万用表测量对应不同Vi时的Vo值，列表计算 Avf并和理论值相比较，分析如果不调零实验结 果会增加多大的误差。
实验基本要求--实验报告要求
如果采用计算机记录或处理数据的话，可将结果打 印后贴在实验报告的相关位置，有另外的预习报告， 也可粘贴在实验报告的最后一页。 实验报告必须在指定时间完成并提交。 两次及以上无故迟交报告，实验总评成绩降一等 两次及以上未交实验报告，取消期末考试资格 两次及以上抄袭实验报告，取消期末考试资格
Vi
待测电路
Vo
毫伏表
实验基本技能--实验测量方法
电压传输特性曲线
示波器X-Y方式直接观察
示波器
CH1 CH2
函数 发生器
Vi
待测 电路
Vo
电压传输特性曲线 选择合理的输入信号的电压，一般与电路实际 的输入动态范围相同，太大可能会损坏器件； 太小不能完全反应电路的传输特性。 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， 影响观察和读数。一般取50～500Hz即可。
电子电路实践
———模拟运算电路
2018/11/121ຫໍສະໝຸດ 讲授内容
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08-积分运算电路实验
选择合适的信号发生器，其频率和幅 度应满足实验要求。同时，信号发生 器的稳定性、波形失真度等性能指标 也需考虑。
示波器
示波器是一种用于观测电信号波形的电子仪器，具有高输入 阻抗、低噪声等特点。在积分运算电路实验中，示波器用于 观测输入信号和输出信号的波形。
模电实验08-积分运算电路实 验
• 实验目的 • 实验设备与材料 • 实验步骤 • 实验结果与分析 • 实验总结与思考
01
实验目的
掌握积分运算电路的工作原理
了解积分运算电路的基本组成和工作原理，包括输入信号、电容、运放等元件的作 用和工作方式。
掌握积分运算电路的传递函数和频率响应特性，了解其与RC电路的相似性和差异性。
05
实验总结与思考
本实验的收获与体会
深入理解积分运算电路的 工作原理
通过搭建和测试积分运算电路，我深入了解 了其工作原理和电路参数对输出信号的影响 。
掌握实验技能
在实验过程中，我学会了使用示波器和信号发生器 等实验设备，提高了我的实验技能。
培养解决问题能力
在解决实验过程中遇到的问题时，我学会了 分析问题、提出解决方案并实施，提高了我 的问题解决能力。
电容器
电容器是一种储能元件，具有隔直流通交流的特性。在积分运算电路实验中，电容器用于实现积分运 算。
选择合适的电容器，其容量和耐压应满足实验要求。同时，电容器的介质、温度系数等性能指标也需 考虑。
运算放大器
运算放大器是一种具有高放大倍数的集成电路，具有电压 跟随、同相放大、反相放大等特性。在积分运算电路实验 中，运算放大器用于实现积分运算。
模拟电子技术实验 运放组成积分、微分实验
实验五 集成运放积分、微分运算电路一、实验目的1、进一步理解运算放大器的基本性质和特点。
2、熟悉集成运放构成的几种运算电路的结构及特点，测定其运算关系。
3、学习区别运算放大器的非线性电路和线性电路，掌握非线性电路的应用。
二、实验原理在自动控制系统中广泛使用比例—积分—微分电路，本实验所涉及的积分运算电路、微分运算电路即是这种电路的基础。
⒈ 积分运算电路基本积分运算电路是以电阻作为输入回路，反馈回路以电容作为积分元件，电路如图5-1所示。
当运算放大器的开环电压增益足够大时，可认为：i C R i =1R v i IR =()td t v d Ci o C −=其中 图5-1 积分运算电路()()()∫+⋅−=01Oio V t d t v RCt v 输入与输出间的关系为：在初始时电容上的电压为零，则 ；当输入信号 是幅度为V 的阶跃电压，则有：()0()t V V i 0=O即：输出电压 是随时间线性减小，见图5-2积分电路的应用时，应注意运算放大器的输入电压和输出电流不允许超过它的额定工作电压U SCM 和工作电流I SCM 。
为了减小输出的直流漂移，若将电容C上并联 一个反馈 图5-2 积分状态图()()t V CR t d V C R t d t V C R t v tti o ⋅−=−=⋅−=∫∫10101111()V t o电阻R F ，电路如图5-4所示。
输入与输出间的关系为：()()∫⋅−≈td t v RCt v io 1由于R F 的加入将对电容产生分流作用，从而导致积分误差。
在考虑克服误差时，一般满足 。
C太小，会加剧积分漂移，C太大，电容漏电也随着增大。
通常取 ， 。
CR C R f 11R R f ≥F C 〉〉μ1≥⒉ 微分运算电路微分运算放大电路是对输入信号实现微分运算，它是积分运算的逆运算。
如图5-3所示为基本微分运算电路；其输出电压为：()图5-3 基本微分运算电路()t d t v d t F o ≈CR v i −从上式可以看出：当输入信号 是三角波时，其输出 既是矩形波。
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输出与输入模拟信号之间构成一定的数学运算关系的电路称为运算电 路，利用负反馈技术，采用集成运算放大器就可以构成各种运算电路。用集 成运放实现的基本运算有加减法、微分、积分等，这里主要介绍微分积分运 算。
二、知识准备
（一）积分运算电路
积分运算指集成运放的输出电压与输入电压的积分成 比例的运算。积分运算电路如图1所示。用CF代替RF构成 反馈电路。
四、归纳总结
微分与积分运算电路
这节课主要讲述了微分与积分运算电路的组成、特点，微分与 积分运算电路的计算，集成运放的输入保护等。
高等职业教育数字化学习中心
电气自动化技术专业教学资源库
谢 谢！
当运放的差模或共模输入信号电压过大时，会引起集成运放输入级的损 坏。另外，当集成运放受到强干扰信号或同相输入时，共模信号过大，会使 输入级三极管的集电结处于正偏，形成集电极与基极信号极性相同，通过外 电路形成正反馈，使输出电压突然骤增至正电源或负电源电压值，产生自锁 现象。这时集成运放出现信号加不进去或不能调零的现象，在集成运放尚未 损坏时，暂时切断电源，重新通电后可恢复正常工作。但自锁严重时，也会 损坏集成运放。为此，可在集成运放输入端加限幅保护。
这时，输出电压与积分时间成正比。因此，即使输入电压 很小，但经过一段时间后输出电压也会积累到一定数值。 这种特性在自动调节系统和测量系统中得到广泛应用。
图1 积分运算电路
二、知识准备
（二）微分运算电路
微分运算是积分运算的逆运算。积分电路中，电阻R1 与电容CF的位置对调一下，即得微分电路，电路如图2所 示。
三、知识深化
（一）集成运放的输入保护
其中图3(a)用于反相输入差模信号过大的限幅保护；图3(b)用于同相输 入共模信号过大的限幅保护。
图3 输入保护电路
三、知识深化
（一）集成运放的输入保护
在调试过程中处理不当，极易损坏集成运放，下列问题应引起注意。 1.必须在切断电源情况下更换元件。在集成运放接通电源时，更换元件，易 使集成运放工作不正常而损坏。 2.在加信号前应先进行消振和调零，若器件内部有补偿网络，不需再消振。 3.当输出端信号出现干抗时，应采用抗干扰措施或加有源滤波消除之。
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电工电子技术
主 讲：韩振花
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讲授内容
项目八：集成运算放大电路 知识点 微分与积分运算电路
目录
01 02 03 04
明确任务：微分与积分运算电路
知识准备：微分与积分运算电路的分析 知识深化：集成运放的输入保护 归纳总结
一、明确任务
由图2可知
故
(2)
图2 微分运算电路
二、知识准备
（二）微分运算电路
式（2）表明：输出电压正比于输入电压对时间的微 分。若 是一恒定的直流电压，则
进行运算时，输出量一定要反映输入量的某种运算结 果，即输出电压将在一定的范围内变化，所以集成运放必 须工作在线性区。
图2 微分运算电路
三、知识深化
（一）集成运放的输入保护
设电容器CF上初始电压 ，随着充电过程的进行，电容 器CF两端的电压为
图1 积分运算电路
二、知识准备
（一）积分运算电路
由图1可知 故
(1)
图1 积分运算电路
二、知识准备
（一）积分运算电路
式(1)表明：输出电压正比于输入电压对时间t的积 分。负号表示输出电压与输入电压相位相反。
若输入电压 是一恒定的直流电压 ，则有