模拟运算电路反相比例运算电路
一、比例运算电路
=5kΩ
那么，R3=R1//R2//Rf=7.5kΩ//5kΩ//15kΩ=2.5kΩ
例： 试设计满足下列关系式的加法运算电路（Rf取 15kΩ）：（1）uo=-（2ui1+3ui2）；
（2）uo=1.25ui1+3.75ui2。
（2）电路为同相输入的加法运算电路，如右图所示 其中，Rf=R4=15kΩ，R3=R1//R2
一、比例运算电路
（1）反相比例运算电路
1、电路组成
2、电路的工作原理
由“虚断”知：i-≈0，这样 i1≈if；i+≈0,这样
u+=-R2i+≈0
由“虚短”=-ui，这种电路就称为反相器
需要满足的条件：
R1=Rf
1 R 2 R 1 // R f R f 2
解：（1）电路为反相输入的加法运算 电路，如右图所示 其中，Rf=15kΩ，R3=R1//R2//Rf 该电路的关系式为： u o ( R f u i1 R f u i 2 )
R1 R2
结合待设计的电路功能uo=-（2ui1+3ui2）可得
Rf R1
Rf R R =2 R1= 2 =7.5kΩ, f =3 R2= f 3 R2
一、比例运算电路
（2）同相比例运算电路
1、电路组成 2、电路的工作原理 由“虚断”和“虚短”易得：
i1≈if， u-≈u+≈ui（说明集成运放的两输入
端有共模信号输入）。
3、电路的特例——电压跟随器
若uo=ui，这样电路就称为电压跟随器
需要满足的条件：
电压跟随器
A uf
Rf 1 R1
例： 试设计满足下列关系式的加法运算电路（Rf取 15kΩ）：（1）uo=-（2ui1+3ui2）； （2）uo=1.25ui1+3.75ui2。
2比例运算电路
Rf
Rf
比例运算电路（ 比例运算电路（6）
Rf
分析图示电路输出电压u 与输入电压u 分析图示电路输出电压 0与输入电压 i的关系
uo = (1 +
Rf R1
)U +
U+=？
ui1
R1 R2 Δ ∞ + + + u0 -
ui2 R3 R2 ui1 + ui 2 叠加原理 U + = R2 + R3 R2 + R3
又因为U-=U+ 又因为
− U + U + − uo = 所以， 所以， R1 Rf
Rf R1 )U +
+ ui -
则： uo = (1 +
U+=？
因为I ， 因为 +=0，所 以R2，R3串联
R3 U+ = ui R2 + R 3
R3 ∴ uo = (1 + )U + = (1 + ) ui R1 R1 R2 + R 3
R3 U+
节点电压
ui1 ui 2 + R2 R3 U+ = 1 1 + R2 R3
R2 + ui1 -
R3 + ui2 -
{end}
Rf
因为电路引入电压负反馈， 因为电路引入电压负反馈，输出电阻 ro=0
比例运算电路（3） 比例运算电路（该反馈为何 种组态？ 种组态？
种组态？
2、同相比例运算电路 、同相比例运算电路(Noninverting Amplifer)
if i1 R1 I-
Rf
Rf引入深度负反馈 电路结构特点 输入信号加入同相端 平衡电阻R 平衡电阻 ‘=R1//RF 参数计算 因为I-=0，所以 i1=if 因为 ，
反相比例运算电路
西安建筑科技大学华清学院课程设计（论文）课程名称：模拟电子线路电课程设计题目：反相比例运算电路院（系）：机械电子工程系专业班级：电子信息科学与技术0902姓名：谢宏龙学号：0906030216指导教师：高树理2011年7 月8 日摘要本设计主要通过Multisim软件实现了对模拟电子基础中的集成运电路的设计和模拟。
小组成员分别对由集成运放电路组成的反相运算放大电路和同相运算放大电路进行设计。
设计主要内容包括：由集成运算放大电路组成的反相比例运算放大电路跟随器的输出波形的观察和比较，求出它的电压放大倍数，电阻的分析和比较，共模输入电压的比较分析，构成同相比例运算放大电路的原理和特性的介绍，通过对同相和反相比例运算放大电路的比较得出一些结论。
在本设计中，不仅包括实验所要求的内容，而且对由集成运算放大电路构成的同相放大电路和由集成运放构成的反相比例运算放大电路原理和作用作了比较详细的的说明，这样能够使大家更好的对其组成的电路能够更好的了解，同时也使人们了解到了其的应用以及功能所在，以便更合理的应用它们。
关键字Multisim，反相运算放大器，同相运算放大器，目录1绪论 (2)2M u l t i s i m的简介 (3)3集成运算放大器电路的介绍和特性 (3)3.1介绍 (3)3.2特性 (3)4由集成运算短路构成的反相比例运算电路的设计 (4)4.1电路图设计 (4)4.2反相比例运算电路波形的观察 (4)4.3 由集成运算短路构成的反相比例运算电路特性 (5)5 由集成运算短路构成的同相比例运算电路的特性和原理 (5)5.1原理 (5)5.2特性 (6)6反相比例运算电路和同相电路的对比 (6)7课设的体会与心得 (6)8结束语 (7)9参考文献 (8)反相比例运算电路1 绪论本设计主要通过仿真软件实现了对模拟电路的设计和仿真，设计出由集成运放放大电路构成的反相比例运算电路和同相比例运算电路。
通过自行设计，实现了对模拟电子技术基础上课本知识的深化，锻炼了学生的动手能力和自主学习能力。
电路与模拟电子技术实验
2、R-L 串联电路并电容 C 实验
闭合开关 S，逐步选择并入的电容 C 的数值，并再次测量 U，UR，US，I，I1，IC 及 P 等 数据，将不同的电容 C 值（分别为 4、6、8μF）时对应的上述数据值记入表 1-5-1 中。
表 2 数据和波形记录
测量值
U2/V
10
14
17
UI/V
Uo/V
四、问题 1. 整流实验时，测量输出电压采用______ __表， 测量变压器付方电压采用___ ___ __表。
2. 观察桥式整流电路输出波形，示波器应接在__ ____点与公共点之间；观察整流、滤 波电路输出波形，示波器应接在_ _____点与公共点之间。
510
+ E1 -
A
I2
B
510
I3
1K
E2 + -
C
图 1-2-1（自制实验电路）
图 1-2-1’（天煌实验电路）
2、戴维南定理实验线路如下图所示
I1
100
+ K1 E1 -
50
I3 K2
6V
100
图 1-2-2（自制实验电路）
mA
300
510
RL
+12V 10
RL
510
200
图 1-2-2’（天煌实验电路）
5
（2）电压跟随器实验，将图 3（a）中的 R1 断开，得图 3（b）电路，重复（1）的内容。 3、 反相加法运算电路 （1）按图 3 连接实验电路，调零和消振。 （2）输入信号采用直流信号，用直流电压表测量输入电压 Ui1、Ui2 及输出电压 Uo，填入 表 2 中（实验时要注意选择合适的直流信号幅度以确保集成运算放大器工作在线性区）。 4、 减法运算电路 （1）按图 4 连接实验电路，调零和消振。 （2）采用直流输入信号，实验步骤同内容 3，填入表 2 中。
基本运算电路比例积分微分
第一节基本运算电路一、比例运算电路比例运算电路有反相输入、同相输入和差动输入三种基本形式。
1．反相比例运算电路·平衡电阻――使两个差分对管基极对地的电阻一致，故R2的阻值为R 2＝R1//RF反相比例运算电路·虚地概念运放的反相输入端电位约等于零，如同接地一样。
“虚地”是反相比例运算电路的一个重要特点。
可求得反相比例运算放大电路的输出电压与输入电压的关系为反相比例运算电路的输入电阻：由于反相输入端为“虚地”，显然电路的输入电阻为 Ri ＝R1。
反相比例运算电路有如下几个特点：①输出电压与输入电压反相，且与RF 与R1的比值成正比，与运放内部各项参数无关。
当R F ＝R1时，uO＝－uI，称为反相器。
②输入电阻Ri＝R1，只决定于R1，一般情况下反相比例运算电路的输入电阻比较低。
③由于同相输入端接地，反相输入端为“虚地”，因此反相比例运算电路没有共模输入信号，故对运放的共模抑制比要求相对比较低。
2．同相比例运算电路利用“虚短”和“虚断”，可得输出电压与输入电压的关系为同相比例运算电路有如下几个特点：①输出电压与输入电压同相，且与RF 与R1的比值成正比，电压放大倍数当R f ＝∞或R1＝0时，则uO＝uI。
这种电路的输出电压与输入电压幅度相等、相位相同，称为电压跟随器，又称为同相跟随器。
②同相比例运算电路的输入电阻很高。
由于电路存在很深的负反馈实际的输入电阻要比Rid高很多倍。
③同相比例运算电路由于u＋＝u－而u＋＝uI，因此同相比例运算电路输入端本身加有共模输入电压uIC ＝uI。
故对运放的共模抑制比相对要求高。
无论是反相比例运算电路还是同相比例运算电路由于引入的是电压负反馈（详细分析见第七章），所以输出电阻Ro很低。
3．差分比例运算电路利用“虚短”和“虚断”，即i＋＝i－＝0、u＋＝u－，应用叠加定理可求得当满足条件R1＝R2、RF＝R3时，电路的输出电压与两个输入电压之差成正比，实现了差分比例运算。
实验六 集成运算放大器的应用模拟运算
实验六 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 Fi 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。
multisim仿真反相比例放大器的电路
multisim仿真反相比例放大器的电路反相比例放大器是一种常见的基本放大电路，它可以将输入信号的幅度放大，并且输出信号的相位与输入信号相反。
本文将使用Multisim软件来仿真反相比例放大器的电路。
让我们来了解一下反相比例放大器的原理。
反相比例放大器由一个差分放大器和一个负反馈电阻组成。
差分放大器由两个输入端口和一个输出端口组成。
输入信号通过负反馈电阻连接到差分放大器的负输入端口，而输出信号则从差分放大器的输出端口获取。
在Multisim中，我们可以使用操作符库中的元件来构建反相比例放大器的电路。
首先，从元件库中选择一个操作放大器，例如LM741。
将它拖放到工作区中。
接下来，我们需要添加两个电阻来构建差分放大器的输入电路。
选择一个合适的电阻元件，并将其连接到操作放大器的正输入端口和负输入端口。
然后，添加一个反馈电阻，将其连接到操作放大器的输出端口和负输入端口。
现在，我们已经搭建好了反相比例放大器的电路。
接下来，我们需要设置输入信号和测量输出信号。
在Multisim中，我们可以使用函数发生器来生成输入信号。
从元件库中选择一个函数发生器，并将其连接到操作放大器的正输入端口。
我们可以设置函数发生器的幅度和频率来模拟不同的输入信号。
例如，我们可以将幅度设置为1V，频率设置为1kHz。
然后，我们需要添加一个示波器来测量输出信号。
从元件库中选择一个示波器，并将其连接到操作放大器的输出端口。
现在，我们已经完成了反相比例放大器的电路搭建和设置。
我们可以点击运行按钮来开始仿真。
在仿真结果中，我们可以观察到输入信号和输出信号的波形。
输入信号的幅度和频率可以通过函数发生器进行调节。
输出信号的幅度将根据输入信号的幅度和反馈电阻的比例进行放大，并且相位将与输入信号相反。
通过调节反馈电阻的阻值，我们可以改变放大器的放大倍数。
较大的反馈电阻将导致较大的放大倍数，而较小的反馈电阻将导致较小的放大倍数。
在实际应用中，反相比例放大器被广泛应用于信号处理和放大电路中。
模拟电路实验
常用器件的识别
电阻、电容、电位器 二极管、发光二极管、三极管 集成电路
电阻
黑 0 棕 1 红 2 橙黄绿蓝紫灰白 金 银 本色
3 4 5 6 7 8 9 5% 10% 20%
绿棕黑棕 金 5 1 0 1 5％ 510X10＝5.1K
R1 R
电容
+
C1 103
C2
电解电容 有极性
10uF
10uF
实验内容
1、调试静态工作点 2、测量电压放大倍数 3、观察静态工作点对电压放大倍数的影响 4、观察静态工作点对输出波形失真的影响 *5、测量输入电阻和输出电阻
1、调试静态工作点
接通直流电源前，先将RW调至最大， 函数信号发生 器输出旋钮旋至零。接通＋12V电源、调节RW ，使IC ＝ 2.0mA（即UE＝2.0V）， 用直流电压表测量UB、UE、UC及 用万用电表测量RB2值。记入表1－1。 表1-1
实验三
差动放大器
图3－1
差动放大器实验电路
实验目的
加深对差动放大器性能及特点的理解 学习差动放大电路的设计方法和调试方法。
学习差动放大器主要性能指标的测试方法
实验设备与器件
1、±12V直流电源 2、函数信号发生器 3、双踪示波器 4、交流毫伏表 5、直流电压表 6、晶体三极管3DG6×3，要求T1、T2管特性 参数一致。（或9011×3）。 电阻器、电容器若干。
学会放大器静态工作点的调试方法，分析
静态工作点对放大器性能的影响。 掌握放大器电压放大倍数、输入电阻、输 出电阻及最大不失真输出电压的测试方法。 熟悉常用电子仪器及模拟电路实验设备的 使用。
实验设备与器件
1、＋12V直流电源 2、函数信号发生器 3、双踪示波器 4、交流毫伏表 5、直流电压表 6、直流毫安表 7、频率计 8、万用电表 9 、 晶 体 三 极 管 3DG6×1(β ＝ 50 ～ 100) 或 9011×1 （管脚排列如图所示）
比例运算电路
比例运算电路
1.1反相比例运算电路-电路结构
按照连接方式的不同，比例运算电路 由分反相比例运算电路和同相比例运 算电路。
反相比例运算电路如图所示，
输出电压与输入电压的关系
为：
u0
RF R1
u1
输出电压与输入电压之间有比 例运算关系，比例系数为 －RF/R1 。
比例运算电路
1.1反相比例运算电路-公式推导
由此可得： u1 u0
R1
RF
u0
RF R1
u1
证毕
比例运算电路
1.1反相比例运算电路-输入端对地电阻的匹配要求 为了消除失调的影响，应保证两个输入端对地的电阻相等。
电路同相端对地电阻为R2；反相 端对地电阻是电阻RF和电路输出 电阻R0 串联后再和R1并联形成的 电阻。一般运放开环时的输出电 阻都只有几十Ω，引入电压负反 馈后输出电压进一步下降，因此 可认为输出电阻为零，于是，反 相端对地电阻即等于
RF R1
)u1
输出电压与输入电压之间有比
例运算关系，比例系数为
（1+RF/R1）。
比例运算电路
1.2同相比例运算电路-公式推导
根据理想运放的断路性质，流入运放反相输入端的电流为零，
因此流过电阻R1的电流等于流过电阻RF的电流，即
代入
0 u u u0 代入
R1
RF
流入同相输入端的电流为零，因此
输出电压关系为：
证明如下：
u0 u1
根据理想运放的断路性质，流入输入端的
电流为零，因此输出电压即，反相端电压等于同相端
电压，因此有：
u0 u u u1
u0 u1
比例运算电路
1.4 倒相器 在下图的反相端输入比例运算电路中，取RF=R1，R2=R1/2， 代入比例运算公式得出输出电压和输入电压之间的关系为
8.2 比例运算电路
写成电压放大倍数为
，表明uO
与uI 成比例关系且同相，故取名为同相比例运算电路。
（3）主要特点
① 引入深度电压串联负反馈，运放工作在线性区。
② 无“虚地”点，有共模信号输入。
③ 当Rf=0或R1=∞时，uO =uI，电路
称为电压跟随器。
2020/6/4
6
比例运算电路
例8.2.1 试用集成运放实现uO =0.5uI的运算关系。要 求画出电路原理图，并估算电阻元件的参数值 （设反馈电阻为10k）。
解：可5uI，得
，
再使
，则
2020/6/4
7
由u+=0与u+=u-可知，u-=0，形象地称为“虚地”。 因为虚地，所以Rif=R1。 为了同时满足Auf 和Rif 都高， 常采用Rf1、Rf2、Rf3组成T型 反馈网络来代替反馈电阻Rf。 由电路得：
2020/6/4
3
比例运算电路
（3）主要特点 ① 引入深度电压并联负反馈，带负载能力增强。 ② 输入端存在虚地点，故对运放的共模抑制比要
求不高。 ③ 当R1=Rf时的电路称为单位增益倒相器。
2020/6/4
4
比例运算电路
2. 同相比例运算电路 （1）电路组成
为减小运放输入失调电压， 应选择R2 =R1//Rf。 （2）运算关系
根据理想运放的“虚断”和“虚短”的特点，列 出 3 个方程：
2020/6/4
5
比例运算电路 根据u+=uI，则有
模拟电子技术基础
8.2 比例运算电路
2020/6/4
1
比例运算电路
1. 反相比例运算电路 （1）电路组成
为减小运放输入失调电压， 应选择R2 =R1//Rf。 （2）运算关系
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洛阳理工学院实验报告
系别 计算机与信息工程系 班级 B1105 学号 B1105 姓名
课程名称 模拟电子技术 实验日期 2012/12/29
实验名称 模拟运算电路反相比例运算电路 成绩
实验目的：
1.研究由集成运算放大器组成的反相比例运算电路的方法。
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问题
实验条件：
一.实验原理：
1．集成运算放大器是一种电压放大倍数极高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。
2．反相运算电路如下：
二．实验仪器
1.模电实验箱 1个
2.双踪示波器 1个
3.交流毫伏表 1个
4.数字万用表 1个
5.函数信号发生器 1个
6.直流稳压电源 1个
实验内容：
1．反相比例运算电路
（1）调零，按图3-1连接实验电路，接通±12V电源，输入端对地短接，
调节Rp，使U0=0。
该电路的输出电压与输入电压之间的关系为U0=-RF* UI/R1
为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
R2=R1//RF
（2）输入f =100Hz，Ui=0.5V的正弦交流信号，用交流毫伏表测量相应的
U0，并用示波器观察ui和u0的波形，填入记录表。注意ui和u0的相位关系。
表Ui=0.5V f=1000HZ
Ui（V） U0(V) Ui波形 U0波形 Au
0.37 3.67 实测值 计算
值
-9.9 -10
实验总结:
通过这次实验.验证了学过的模拟电子技术的简单知识,而且锻炼了我们
的动手能力。
真正实验的时候我们会遇到多多少少的问题，尽管我们理论知识已经掌
握，但是还会遇到一些小问题，例如线接错了，示波器使用不到位，示波器输
出波形不理想等等，但经过我们的努力和调整，还是出现了我们想要的波形。
学习不仅需要理论，更需要实践，这次的实验培养了我的动手能力，以后
希望多做几次实验。