模拟电子线路电课程设计-反相比例运算电路.doc

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： 学 号： 指导教师： 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.22 multisim的简介.33 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.34 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.55 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.66 反相比例运算电路和同相电路的对比.67 课设的体会与心得.68 结束语.79 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。本设计中主要实现了输入输出波形的观察和比较，对非线性失真进行观察和分析。对反相比例运算电路的误差分析，计算电路的放大倍数，观察在设计中的对各种现象的观察，对同相比例运算电路的特性介绍。了解反相比例运算电路的特点，同时也验证了反相比例运算电路特性。通过对反相和同相运算电路的对比，了解它们各自的特性。它们的应用很广泛，因为它们引入了负反馈，所以它改善了负放大电路的多方面性能，如提高放大倍数稳定性、减小非线性失真、抑制噪声、拓宽频带等，因此它在电路中的应用十分广泛。2 multisim的简介 multisim是电路仿真中要用到的一种重要的软件，可以通过它来实现对电路的设计和模拟仿真，是一种简单又实用的工具。它具备高度集成的操作界面；丰富的元件库；类型齐全的仿真功能；强大的分析功能；强大的虚拟仪表功能；提供了多种输入和输出接口功能等优点，分析功能也较强可以毫不夸张地说，multisim是迄今为止使用最方便，最直观的的仿真软件，这也是国内许多重点大学采用该软件进行教学和实验的原因。3 集成运算放大电路的介绍和特性 3.1 介绍： 集成运放是在电路设计中广泛使用的远见，其基本应用分为两类：线性应用和非线性应用。当集成运放加负反馈使其闭环工作在线性区域时，可构成放大、正弦波震荡和有源滤波器等；当其处于开环或外加正反馈使其工作在非线性区域时，可构成电压比较器和矩形波发生器等。本设计通过对一些典型的运放应用电路的仿真分析让我们更深的理解和熟练的应用集成运放电路。 3.2 特性： （1）理想运算放大器特性开环电压放大倍数au； 输入电阻ri，输出电阻ro0； 失调与漂移为零； 带宽fbw。 （2）当理想运放电路工作在线性区域时的重要性质： 因为ri，则有i+=i-=0，即运放电路的输入电流为0，因此可把两个输入端看成开路，但并不是真正开路，简称“虚断”。 因为au，则有ui=u+=u-=（uo/au），即u+u-，理想运放的两个输入端间电位相等，可看做是短路，但并不是真正的短路，叫做“虚短”。4 由集成运算短路构成的反相比例运算电路的设计 4.1 电路图设计 图1 反相比例运算电路 电路图为集成运放电路组成的反相比例运算放大电路。 4.2 反相比例运算电路波形的观察 图2 波形 结论:由图可以看出波形出现明显的反相。 4.3 由集成运算短路构成的反相比例运算电路特性 电压放大倍数: 理想运放放大器组成的反相比例运算电路如图1，显然是一个电压并联负反馈电路。在输入信号作用下，根据理想运放虚断的特性有，通过r1的电流i1和通过r3的电流i3相等，即i1=i3， 根据虚短的特性，有u+u-， 则电压放大倍数au=uo/ui，其中uo为输出电压，ui为输入信号源。所以au=-r3/r1。 输入电阻：反相比例运算电路的输入电阻ri=（ui/i1）=r1,保证集成运放两输入断对地第电阻的平衡，同相输入端的电阻应该取rp=r1/r3，集成运放电路的输入电阻很大，但集成运放构成的反相比例运算电路的输入电阻r1，起数值一般在几千欧到几十千欧之间。 共模输入电压：反相比例运算电路具有虚地的特点，所以反相比例运算电路的共模输入信号为0.5 由集成运算短路构成的同相比例运算电路的特性和原理 5.1 原理同相比例运算电 路同相比例运算电路如图 1.8.3 所示。其闭环增益为 同相比例运算电路属电压串联负反馈，具有输入阻抗高，输出阻抗低的特点。在多级放大电路中，常做缓冲或隔离级。特别是当 1 开路f 短路时，同相放大器就变成了同相跟随器。其用途与射极跟随器相同。 5.2 特性 同相比例运算电路具有高输入电阻、低输出电阻的优点。 同相比例运算电路的电压放大倍数可以大于1，等于1，但不能小于1.电压放大倍数为正，所以输出与输入同相。它可以改成电压跟随器，并且比分立远见构成的跟随器性能好的多。输入电阻趋向无穷。共模输入电压为输入信号源电压u1。6 反相比例运算电路和同相电路的对比 电压放大倍数的比较： 反相输入比例运算电路的电压放大倍数为：au=-r3/r1，所以说它的放大倍数可以大于1，等于1，小于1. 同相比例运算电路的电压放大倍数为：au=1+（r3/r1）所以说它的放大倍数可以大于1，等于1，但不能小于1. 输入电阻的比较： 反相输入比例运算电路的输入电阻等于r1。 同相输入比例运算电路的输入电阻很大，等于运放的同相输入端和反相输入端之间的输入电阻，并且在理想条件下为无穷大。 共模输入电压的比较： 反相输入比例运算电路的共模输入电压等于0。 同相比例运算电路的共模输入电压等于输入电压ui。 而它们的输出都偏离零点。7 课设的体会与心得 回顾本课程设计，我们小组成员齐心合力，在老师的帮助下，我们学会了运用multisim软件去对电路的仿真与分析。我们运用multisim对集成运放电路进行了仿真和数据分析，通过对集成运放电路组成的反相集成运算放大电路的波形分析、输入电压、电阻和共模信号等。我们验证书本知识的同时更深的理解了这些知识。我们小组成员还对同相比例运算放大电路进行了仿真设计，对反相和同相进行了比较，并且的除了结论。帮助我们加深了记忆的同时也让我们更深一步了解了集成运放电路。 通过对电路图，波形，输入电压，电阻，共模输入电压观察，分析，我们得出了很多结论。同时也锻炼了我们的手动操作能力和自主学习能力。8 结束语在老师辛勤的指导下，小组成员齐心协力共同设计了由集成运放电路构成的反相比例运算放大电路和由集成运放构成的同相比例运算放大电路的仿真实验。通过这次的实验，小组成员受益颇多，不仅加深了对模拟电子技术知识的理解，而且通过实验增强了自己的动手能力和分析能力。虽然在设计过程中遇到了很多问题，但是在老师的指导下，小组成员努力奋斗最终成功的完成了本次设计。9 参考文献 1 童诗白.华成英.模拟电子技术基础.高等教育出版社: 清华大