基本运算电路
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。
基本运算电路 实验报告
基本运算电路实验报告基本运算电路实验报告引言：基本运算电路是电子电路中最基础的一种电路，它能够对输入信号进行加法、减法、乘法和除法等数学运算。
本实验旨在通过搭建基本运算电路并进行实验验证，加深对基本运算电路的理解和掌握。
一、实验目的本实验的主要目的是：1. 了解基本运算电路的工作原理；2. 学习基本运算电路的搭建方法；3. 掌握基本运算电路的实验操作；4. 验证基本运算电路的运算功能。
二、实验器材和材料1. 实验板；2. 集成运算放大器（Op-Amp）；3. 电阻、电容、二极管等元器件；4. 示波器、函数发生器等实验设备。
三、实验步骤1. 搭建加法器电路首先，根据加法器电路的原理图，使用实验板和元器件搭建加法器电路。
将电源连接到实验板上，并将函数发生器的输出信号接入到加法器的输入端。
然后，使用示波器观察加法器的输出信号，并记录实验数据。
2. 搭建减法器电路接下来，根据减法器电路的原理图，使用实验板和元器件搭建减法器电路。
同样地，将电源连接到实验板上，并将函数发生器的输出信号接入到减法器的输入端。
使用示波器观察减法器的输出信号，并记录实验数据。
3. 搭建乘法器电路然后，根据乘法器电路的原理图，使用实验板和元器件搭建乘法器电路。
将电源连接到实验板上，并将函数发生器的输出信号接入到乘法器的输入端。
使用示波器观察乘法器的输出信号，并记录实验数据。
4. 搭建除法器电路最后，根据除法器电路的原理图，使用实验板和元器件搭建除法器电路。
将电源连接到实验板上，并将函数发生器的输出信号接入到除法器的输入端。
使用示波器观察除法器的输出信号，并记录实验数据。
四、实验结果与分析根据实验数据，我们可以得出以下结论：1. 加法器能够对输入信号进行加法运算，输出结果为输入信号的和；2. 减法器能够对输入信号进行减法运算，输出结果为输入信号的差；3. 乘法器能够对输入信号进行乘法运算，输出结果为输入信号的积；4. 除法器能够对输入信号进行除法运算，输出结果为输入信号的商。
基本运算电路的总结(优选8篇)
基本运算电路的总结第1篇1. 单限电压比较器传输特性可以看出当输入电压u1 > UREF，输出高电平 UOH = +VCC当输入电压u1 < UREF，输出低电平 UOL = -VCC改进型：从上面的分析可知，在单门限比较器中，输入电压在门限电压附近有微小变化都会引起输出电压的跃变，因此该比较器有灵敏度高的优点，但抗干扰能力差。
2. 迟滞比较器主单限比较器的基础上引入正反馈，即构成迟滞比较器当输出电压uo = +UZ时，运放同相输入端电压为当输出电压uo = -UZ时，运放同相输入端电压为当迟滞比较器的输入为正弦波时，其输出波形为矩形波，如图下所示为使迟滞比较器的电压传输特性曲线向左或向右移动，可如图下所示在上述比较器的基础上加入参考电压UREF，其电压传输特性曲线如图所示。
对应的门限电压如下经典例题：3. 窗口比较器当uI > UH时，A1输出高电平，A2输出低电平，uo 为高电平;当uI < UH时，A2输出高电平，A1输出低电平，uo 为高电平;当UH > uI > UL时，A1输出低电平，A2输出低电平，uo 为低电平。
基本运算电路的总结第2篇由累加和右移实现1）原码一位乘法符号位和数值位分开求，乘积符号由两个数的符号位“异或”形成。
示例如下：2）无符号数乘法运算电路3）补码一位乘法（Booth算法）一种有符号数的乘法，采用相加、相减操作来计算补码数据的乘积。
移位规则如表所示示例如下：4）补码乘法运算电路（如图）1）符号扩展在算术运算中，有时候必须要把带符号的定点数转换为具有不同位数的表示形式，这称为“符号扩展”。
（如16位与32位整数相加时，要把16位扩展为32位）正数：符号位不变，新表示形式的扩展位都用0进行填充负数：2）原码除法运算（不恢复余数法，也叫原码加减交替法）商符和商值分开进行，减法操作用补码加法实现，商符由两个操作数的符号位“异或”得到。
基本运算电路
2. 同相输入
uN uP uI u O (1 u O (1 Rf R Rf R ) uN ) uI
i+ = i- = 0
uN R R RF uO
R R RF
)uI
RF R
* R ’= R // RF
uO uI
又 uN = uP = uＩ 得：
u o (1
第五章 信号的运算和处理
§5.1 集成运放组成的运算电路
一、概述
二、比例运算电路 三、加减运算电路 四、积分运算电路和微分运算电路
一、概述
1. 理想运放的参数特点
Aod、 rid 、fH 均为无穷大，ro、失调电压及其温漂、失调 电流及其温漂、噪声均为0。
2. 集成运放的线性工作区: uO＝Aod(uP－ uN)
uO uI
RF R
1
由于该电路为电压串联负 反馈，所以输入电阻很高。
A uf
同相输入比例运算电路的特例：电压跟随器
uO uN uP uI
Auf = 1
三、加减运算电路
1. 反相求和
方法一：节点电流法
uN uP 0 iF iR1 iR 2 iR 3 u I1 R1
uP RP (
u O (1
u I1 R1
u I2 R2
u I3 R3
)
( R P R 1 // R 2 // R 3 // R 4 )
RP ( u I1 R1 u I2 R2 u I3 R3 ) Rf Rf
Rf R
) uP
R Rf R
uO Rf (
移相
2. 微分运算电路
基本运算电路
基本运算电路基本运算电路是电子电路中常见的一种电路结构，用于实现基本的数学运算和逻辑运算。
它由若干个元件组成，通过这些元件之间的连接和相互作用，完成特定的运算功能。
基本运算电路包括加法器、减法器、乘法器、除法器、与门、或门、非门等，它们是数字电子系统的基础，广泛应用于计算机、通信设备、控制系统等各个领域。
加法器是基本运算电路中最基本的一种，用于实现数字的加法运算。
它由若干个输入端和一个输出端组成，通过输入端输入待相加的数字信号，经过电路内部的运算处理，最终在输出端得到加法运算的结果。
加法器的设计原理是将两个数字进行逐位相加，并考虑进位的情况，以确保计算结果的正确性。
减法器和加法器相似，也用于实现数字的减法运算。
它通过将减法运算转换为加法运算的方式来实现，即将被减数取反并加1，然后与减数进行加法运算，最终得到减法运算的结果。
减法器在数字电子系统中有着广泛的应用，是实现数字信号处理的重要组成部分。
乘法器用于实现数字的乘法运算，是一种复杂的基本运算电路。
它通过将乘法运算转换为多次的加法运算来实现，即将被乘数分解为若干个部分，并分别与乘数相乘，然后将这些部分的乘积进行累加，最终得到乘法运算的结果。
乘法器在数字信号处理和计算机中都有着重要的应用，是实现高效计算的关键组成部分。
除法器用于实现数字的除法运算，是基本运算电路中最复杂的一种。
它通过多次的减法运算和比较来实现，即将被除数循环减去除数，直到被除数小于除数为止，然后统计减法的次数，最终得到除法运算的商和余数。
除法器在数字信号处理和通信系统中有着重要的应用，是实现高精度计算的关键组成部分。
与门、或门、非门是基本的逻辑运算电路，用于实现逻辑运算和判断。
与门用于实现逻辑与运算，即只有当所有输入信号均为高电平时，输出信号才为高电平；或门用于实现逻辑或运算，即只要有一个输入信号为高电平，输出信号就为高电平；非门用于实现逻辑非运算，即对输入信号取反，输出信号与输入信号相反。
基本运算电路教案
基本运算电路教案一、教学目标1. 让学生了解并掌握运算电路的基本原理和功能。
2. 培养学生运用运算电路解决实际问题的能力。
3. 提高学生对电子技术的兴趣和动手实践能力。
二、教学内容1. 运算电路的定义和分类2. 基本运算电路的原理与分析3. 运算电路的应用实例三、教学重点与难点1. 重点：运算电路的原理、功能和应用。
2. 难点：运算电路的设计和分析。
四、教学方法1. 采用讲授法讲解运算电路的基本原理和分类。
2. 采用案例分析法分析运算电路的应用实例。
3. 采用实践操作法让学生动手搭建和测试运算电路。
五、教学准备1. 教材或教学资源：《电子技术基础》、《运算电路》等。
2. 教具：黑板、投影仪、PPT、电子元件（电阻、电容、operational amplifier 等）。
3. 实验器材：运算电路实验板、Multisim 软件等。
六、教学过程1. 导入：通过简单的数学运算引出运算电路的概念，激发学生的兴趣。
2. 新课：讲解运算电路的定义、分类和基本原理。
3. 案例分析：分析常见的运算电路应用实例，如加法器、减法器、乘法器和除法器等。
4. 实践操作：学生动手搭建和测试基本运算电路，巩固所学知识。
七、课堂互动1. 提问：让学生回答运算电路的基本原理和功能。
2. 讨论：分组讨论如何设计一个特定的运算电路，并分享成果。
3. 解答疑问：针对学生在实践操作中遇到的问题进行解答。
八、课堂小结1. 总结本节课所学内容，强调运算电路的原理和应用。
2. 强调运算电路在实际工程中的重要性。
九、课后作业1. 绘制本节课所学的运算电路原理图。
2. 分析并解答课后练习题，巩固所学知识。
十、教学反思1. 总结本节课的教学效果，反思教学方法是否合适。
2. 根据学生的反馈调整教学计划，提高教学质量。
3. 探索更多有效的教学资源和方法，提升学生对电子技术的兴趣和能力。
重点和难点解析一、教学目标补充和说明：教学目标应具体、明确，涵盖运算电路的基本概念、原理和应用，应注重培养学生的实践能力和解决问题的能力。
常用运算放大器16个基本运算电路
5. 微分运算电路
微分运算电路如图 5 所示，
XFG1
R2 15kΩ
C2
22nF
V3
R1
C1
4
12 V
2
1kΩ
22nF
U1A
1
3
T L082CD
8
V2 12 V
XSC1
A +_
B +_
Ext Trig +
_
图5
电路的输出电压为 uo 为：
uo = −R2C1 dui dt
式中， R2C1 为微分电路的时间常数。若选用集成运放的最大输出电压为UOM ,
式中，Auf = 1+ RF / R1 为同相比例放大电路的电压增益。同样要求 Auf 必须小于 3， 电路才能稳定工作，当 f = fo 时，带通滤波器具有最大电压增益 Auo ，其值为：
Auo = Auf / (3 − Auf )
10. 二阶带阻滤波电路
二阶带阻滤波电路如图 10 所示，
C1
1nF R1
_
图 15 全波整流电路是一种对交流整流的电路，能够把交流转换成单一方向电 流，最少由两个整流器合并而成，一个负责正方向，一个负责负方向，最典 型的全波整流电路是由四个二极管组成的整流桥，一般用于电源的整流。 全波整流输出电压的直流成分（较半波）增大，脉动程度减小，但变压器需 要中心抽头、制造麻烦，整流二极管需承受的反向电压高，故一般适用于要 求输出电压不太高的场合。
R1 10kΩ
4 2
12 V
U1A 1
3
8 TL082CD
R3 9kΩ
V2 12 V
D2 1N4148
XSC1
A +_
基本运算电路
基本运算电路基本运算电路实验报告作者:et6v一、实验原理图(1)反二者比例运算电路(2)反相比例加法电路二、实验过程以及理论值测算（1）反相比例运算电路vi=-10vi(2)反相比例加法电路r1=r2=r有：vo=-(vi1+vi2)当运算放大器的开环增益足够多小时，可以指出r其中ir=dv0(t)dt并设电容两端起始电压为零，则存有v0(t)=-⎰0vi(t)dt的阶跃电压，则存有v0(t)=-⎰vi(t)dv=-vt，当输入电压为幅值为0.5v.f=1000hz的方波信号时,当方波处在正数半轴时，三角波应处在下降状态，当方波处于正半轴时，三角波应处于下降状态，且三角波的峰值约为0.25v(1)反二者比例运算电路(2)反相比例加法电路可以观测至以下图形其中channeda是vo,channedb是vi从仿真图中可以看见当方波处于负半轴时，三角波应处于上升状态，当方波处于正半轴时，三角波应处于下降状态，且三角波的峰值约为0.24v四．实验时的实验数据(1)反相比例运算电路(2)反二者比例乘法电路从实测波形为：当方波处在正数半轴时，三角波应处在下降状态，当方波处在正半轴时，三角波应处在上升状态，且三角波的峰值约为0.24v(1)反相比例运算电路(2)反二者比例乘法电路从以上两表中我们可以看到理论计算值.仿真值.实测值很接近，从一定程度上验证了实验的操作的准确性。
通过理论分析.仿真.实际观测，我们都可以了解到:当方波处在正数半轴时，三角波应处在下降状态，当方波处在正半轴时，三角波应处在上升状态，且三角波的峰值约为0.25v左右。
六．收获与体会1multisim仿真结果在一定程度上能预测实际的实验结果，运用软件仿真可以检验我们实验的正确性2集成运算放大器可以构成各种基本运算电路如：反相比例器、加法器。
减法器、积分器等，在各种电路设计中我们要加以灵活应用。
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ui1
R11
反相加法电路，该电
路为多输入的电压并 联负反馈电路。由于
ui2
R12
Rf
_
uo
电路存在虚短，运放的
净输入电压uid=0，反相端为虚地。
+
平衡电阻：
RP
RP R11 // R12 // R f
实际应用时可依需要改变输入端的个数，以适应不 同的运算要求。
uP uN 0 ui1 R11 iF
相端输入。
iR
if
反馈方式：电压串
N
uo
联负反馈。输入电
阻较高。
ui
R1
P
A
RP
对理想运放，uP=uN，iN=iP=0，有
即
ui uP uo uN
R f //R1
Rf
iR
if
ui Rf
up // R1
整理得： uo
(1
Rf R1
)ui
uo与ui同相且大 于ui。
同相比例电路的特点：
1. 由于电压负反馈的作用，输出电阻小，可认为是0， 因此带负载能力强。
v0H
线性工作区和非线性工作区。
正向饱和区
1、线性工作区
0
运放工作在线性工作
区时，其输出电压uo 负向饱和区
与差模电压成线性关
v0L
系。即
线性区
vP-vN
uo
Aod ( ui
ui
)
uiui+Δuid
A
uo
由于理想运放Aod=∞，而uo又为有限值，故以上关系式中
ui ui 0 即 ui ui
在分析各种运算和处理电路时，由运放构成的电路通常 工作在深度负反馈条件下，常用到以下两个概念：
1.集成运放两个输入端之间的电压通常接近于零， 即虚短。
2.集成运放输入电阻很高，两输入电流几乎为零， 即虚断。
理想运放的性能指标
开环差模增益 Aod=∞
差模输入电阻 Rid=∞
输出电阻 Ro=共0模抑制比
RN为限流电阻； RP为平衡电阻。
虚地： -
+
对于工作在线性区的运放，“虚短”和“虚断”特性是分 运放电路输出、输入关系的重要基础。
对于理想运放，只要在运放的输入端施加很小的差模电 压，uo就会有一个接近电源电压的输出值。因此必须在 运放的输出端和输入端之间引入一个负反馈，从而保证 输出与输入成线性关系。
这就是理想运放的一个重要特征，称为“虚短路”。 即两输入端电压无限接近。
由于理想运放的Rid≈∞，而ΔUid≈0，故两输入端电流 也为0。即
i i 0
这一个特征称为“虚断路”。即两输入端电流趋近于0。
RN I-
—
U ui
-
I+
U+ +
RP
虚短： U+ ≈U-
uO
虚断： I+ ≈I- =0
U ≈U =0 通常应使RP=RN，
uo ( ui1 ui2 )
同相求和运算
将多个输入电压加到 运放的同相输入端， 就构成同相加法电路。
R1
Rf
根据虚地原则，有
R1 // Rf R21 // R22 ui1 ui2
_
R21
R22
+
uo
可以看出，改变R21、R22会影响电路的输入电阻，
因此该电路对输入电压的调整作用没有反向加法 电路方便。
uo=0输入端的等效电 对理想运放，uN=uP，iN=iP=0，
阻。故Rp=R1 // Rf 。
有i1=if
即
ui uN uN uo
R1
Rf
由于 uN uP 0
虚地
整理得：
uo
Rf R1
ui
比例系数（放大倍数）
KP
uo ui
Rf1
Ro≈0
反相比例电路的特点：
KCMR =∞
+ A∞ -
上限截止频率 fH≈∞
失调电压Uoi、失调电流Ioi、电压温漂
dU oi dT
、电流温漂
dIoi dT
理想时均为0。
最大共模输入电压Uicmax、最大差模输入电压Uidmax、 转换速率SR等。
在分析时将一般运放看成理想运放。
理想运放的工作区
v0
理想运放的工作区域一般分 为两个：
基本运算电路
第九小组制作
运算电路要求
1. 熟记各种单运放组成的基本运算电路的电路图及 放大倍数公式。
2. 掌握以上基本运算电路的级联组合的计算。
3. 会用 “虚开路(ii=0)”和“虚短路(u+=u–) ”分析给定 运算电路的 放大倍数。
概述
集成运放的基本应用电路，主要包括加法、减法、微分 积分运算电路。
积分运算电路
指数运算电路 对数运算电路 乘法运算电路 除法运算电路
反相比例运算电路
结构特点：输入电压ui
if
Rf
通过R1加入运放反向输
入端，故输出uo与输入 反相位。
i1
负反馈Rf引到反相输 ui
N
uo
入端，为电压并联
R1
PA
负反馈。
Rp为平衡电阻，以保
RP
证运放差分输入的对
称性。其值为ui=0时，
Rf
i11 i12 iF
i11
ui2
R12
N_
u
i ui1 uN ui2 uN uN 12uO
R11
R12
Rf
P+
uo
Rf
(
ui 1 R11
ui 2 R12
)
RP
调节反相求和电路的某一路信号的输入电阻，不影响输入 电压和输出电压的比例关系，故该电路可实现不同量纲输 入电压的求和运算。当Rf=R11=R12时，
2. 由于串联负反馈的作用，输入电阻大。
3. 共模输入电压为ui，不为零, 因此对运放的共模抑 制比要求高。
4. Rf = 0 或 R1= 时，Auf=1 输出电压全部引到反相 输入端，信号从同相端输入。电压跟随器是同相比 例运算放大器的特例。
反相加法运算电路
如图所示为实现两个 输入电压ui1、 ui1的
当ui+＜ ui-时，uo=－Vom
v0 vom
0
vP-vN
-vom
尽管uo为有限值，由于运放Ri=∞，故i+=i-=0， 仍然为“虚断”。
比例运算电路 加减运算电路
基本运算电路
反相比例运算电路 同相比例运算电路 电压跟随器
反相求和电路 同相求和电路 差分电路
微积分运算电路 其他运算电路
微分运算电路
1. 共模输入电压为0，因此对运放的共模抑制比 要求低。
2. 由于电压负反馈的作用，输出电阻小，可认为 是0，因此带负载能力强。
3. 由于并联负反馈的作用，输入电阻小，因此对 输入电流有一定的要求。
4. 在放大倍数较大时，该电路结构不再适用 。
同相比例运算电路
结构特点：负反馈引到
Rf
反相输入端，信号从同
因此有无负反馈是判断运放电路工作在线性 区的重要特征。
所有工作在运算电路和放大电路中的运放都是 工作在线性区。
2、非线性工作区
如果运放工作时不接反馈 或接入正反馈时，其输出 将为±Vom，此时输出与输 入电压为非线性关系。称运 放工作在非线性区。其电 压传输特性如图
当ui+＞ ui-时，uo=Vom