电子技术基础实验7 比例求和运算电路

实验四 比例求和运算电路一、实验目的1．掌握用集成运算放大器组成比例、求和电路的特点及性能。

2．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.信号发生器3.双踪示波器其中，模拟电子线路实验箱用到直流稳压电源模块，元器件模组以及“比例求和运算电路”模板。

三、实验原理（一）、比例运算电路 1．工作原理a ．反相比例运算,最小输入信号min i U 等条件来选择运算放大器和确定外围电路元件参数。

如下图所示。

10k Ω输入电压i U 经电阻R 1加到集成运放的反相输入端，其同相输入端经电阻R 2接地。

输出电压O U 经R F 接回到反相输入端。

通常有： R 2=R 1//R F 由于虚断，有 I +=0 ，则u +=-I +R 2=0。

又因虚短，可得：u -=u +=0 由于I -=0，则有i 1=i f ，可得：Fo1i R u u R u u -=---由此可求得反相比例运算电路的电压放大倍数为： ⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧==-==1i i if 1F i o uf R i uR R R u u A反相比例运算电路的输出电阻为：R of =0输入电阻为：R if =R 1b ．同相比例运算10k Ω输入电压i U 接至同相输入端，输出电压O U 通过电阻R F 仍接到反相输入端。

R 2的阻值应为R 2=R 1//R F 。

根据虚短和虚断的特点，可知I -=I +=0,则有 o Fu R R R u ⋅+=-11且 u -=u +=u i ，可得：i o Fu u R R R =⋅+111F i o uf R R 1u u A +==同相比例运算电路输入电阻为： ∞==iiif i u R 输出电阻： R of =0以上比例运算电路可以是交流运算，也可以是直流运算。

输入信号如果是直流，则需加调零电路。

如果是交流信号输入，则输入、输出端要加隔直电容，而调零电路可省略。

（二）求和运算电路 1．反相求和根据“虚短”、“虚断”的概念1212i i o Fu u uR R R +=- 1212()F F o i i R R u u u R R =-+当R 1=R 2=R ，则 12()F o i i R u u u R=-+四、实验内容及步骤1、.电压跟随电路实验电路如图1所示。

比例求和放大电路实验一、实验目的1、掌握用集成运算放大器组成比例、求和电路的特点及性能；2、学会上述电路的测试和分析方法；3、掌握各电路的工作方法。

二、实验仪器与设备三、实验原理实验采用LM324集成运算放大器和外接电阻、电容等构成基本运算电路。

运算放大器是具有高增益、高输入阻抗的直接耦合放大器。

它外加反馈网络后，可实现各种不同的电路功能。

如果反馈网络为线形电路，运算放大器可实现加、减、微分、积分运算；如果反馈网络为非线形电路，则可实现对数、乘法、除法等运算；除此之外还可组成各种波形发生器，如正弦波、三角波、脉冲发生器等。

1、电压跟随器图2.7.1 电压跟随器图 图2.7.2 反相比例反大器 电路如图2.7.1所示，设组件LM324为理想器件时，则o i v v =即输出电压跟随输入电压的变化。

2、反相比例运算在图2.7.2所示电路中，设组件LM324为理想器件时，则fo i 1R v v R =-其输入电阻if 1R R ≈，2f11R R R R =≈。

由上式可知，输出与输入反相，选择不同的电阻比值，就改变了运算放大器的闭环增益vf A 。

在选择电路参数时应考虑：（1）根据增益，确定f R 与1R 的比值，即vf f 1/A R R =-（2）具体确定f R 与1R 的值若f R 太大，则1R 也大，这样容易引起较大的失调温漂；若f R 太小，则1R 也小，输入电阻i R 也小，，不能满足高输入阻抗的要求。

一般取f R 为几十千欧～几百千欧。

若对放大器的输入电阻已有要求，则可根据i 1R R =，先定1R ，再求f R 。

（3）为减小偏置电流和温漂的影响，一般取2f1R R R =，由于反相比例运算电路属于电压负反馈，其输入、输出阻抗均较低。

3、同相比例放大器在图2.7.3所示电路中，设组件LM324为理想器件时，则f o i 11R v v R ⎛⎫=+ ⎪⎝⎭由上式可知，输出与输入同相，选择不同的电阻比值，就改变了运算放大器的闭环增益vf A 。

比例求和电路心得体会比例求和电路是一种常用的电路组成部分，在我学习的电路课程中，我对比例求和电路有了更深入的了解。

通过学习和实践，我深刻体会到了比例求和电路的原理和应用。

首先，比例求和电路是由一个或多个电阻、电容、电感等组成的，其作用是将多个输入信号比例相加，并输出一个综合信号。

比例求和电路的基本原理是利用不同元件对电压或电流的比例关系，将输入信号按照一定权重相加，形成一个输出信号。

这样的设计可以实现对多个输入信号的加权求和，使得我们能够根据不同权重的信号得到一个综合的结果。

其次，比例求和电路有许多实际应用。

在音频处理领域中，比例求和电路可用于音频混音器。

通过调节不同输入信号的权重，混音器可以实现不同声音的综合，以产生最终的音频输出。

在通信系统中，比例求和电路可以用于信号的合并与处理。

如在天线选择器中，可以利用比例求和电路将多个信号按照一定比例合并，以实现信号的共享和切换。

此外，比例求和电路还广泛应用于自动控制系统、传感器信号处理和仪器测量等领域。

在学习比例求和电路的过程中，我对其原理有了更深入的理解。

比例求和电路利用了电阻、电流等元件之间的比例关系，通过调节不同元件的参数，可以设置不同输入信号的权重，从而获得所需的输出结果。

此外，我还学到了比例求和电路的分析方法，如节点法、回路法等。

这些方法帮助我更加清晰地理解电路的工作原理，并能够准确地计算电路参数和输出结果。

除了理论知识，我还进行了一些比例求和电路的实验，锻炼了实际操作的能力。

在实验中，我使用示波器和函数发生器等仪器观察和测量电路的输入输出波形，通过调节电阻、电容等参数，实验验证了比例求和电路的工作原理。

通过实验，我不仅巩固了理论知识，还提高了解决电路问题的能力。

在学习比例求和电路的过程中，我也遇到了一些挑战。

比如，在进行电路分析时，复杂的电路结构和参数计算可能会令人头疼。

此外，在实际操作中，出现的电路故障和测量误差也会对实验结果产生影响。

实验四比例求和运算电路一、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、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、信号发生器3、双踪示波器三、预习要求1、计算表1中的V o和A f。

2、估算表3、表4、表5中的理论值。

3、计算表6、表7中的V o值。

四、实验内容1、电压跟随电路实验电路如图1所示。

按表１内容进行实验测量并记录。

图1：电压跟随电路图2：反相比例放大电路表１：电压跟随电路 直流输入电压 V i （V ） −2 −0.5 0 +0.5 1 输出电压V o （V ）R L ＝∞R L ＝5.1k Ω2、反相比例放大器 实验电路如图2所示。

⑴、按表2内容进行实验测量并记录。

表2：反相比例放大电路⑴ 直流输入电压 V i （mV ）30 100 300 1000 3000 输出电压 V o （mV ）理论估算实际值 误差⑵、按表3要求进行实验测量并记录。

表3：反相比例放大电路⑵测试条件被测量 理论估算值实测值R L ＝∞，直流输入信号V i 从0变为800mV ΔV oΔV AA ΔV R1 ΔV R2V i ＝800mV ，R L 从开路变为5.1k ΩΔV OL⑶*、测量图2电路的上限截止频率f H 。

3、同相比例放大电路 实验电路如图3所示。

⑴、按表4和表5内容进行实验测量并记录。

图3：同相比例放大电路表4：同相比例放大电路⑴ 直流输入电压V i （mV ） 30 100 300 1000 3000 输出电压 V o （mV ）理论估算实际值 误差表5：同相比例放大电路⑵测试条件被测量 理论估算值实测值R L ＝∞，直流输入信号V i 从0变为800mV ΔV oΔV AA ΔV R1 ΔV R2V i ＝800mV ，R L 从开路变为5.1k ΩΔV OL⑵*、测出图3所示电路的上限截止频率f H 。

4、反相求和放大电路实验电路如图4所示。

比例求和运算电路实验报告思考题
1. 比例求和运算电路的作用是什么？
比例求和运算电路是一种将多个输入信号按照一定比例加权求和的电路, 其作用可以用于信号的加权平均、滤波、调制解调等。

2. 如何实现一个比例求和运算电路？
比例求和运算电路可以用多种电路实现,如简单电阻网络、放大器电路、运放电路等。

具体实现分为两步：
(1) 将输入信号与一个比例系数相乘,得到权值,再将多个权值相加。

(2) 将多个加权和的结果相加,即得到比例求和运算的结果。

3. 如何计算比例求和运算电路中各输入信号的比例系数？
比例系数通常由电路设计者根据实际需要进行选择,可以通过计算、经验公式、仿真等方法来确定比例系数。

例如,在一个三输入信号的比例求和电路中,每个输入信号的比例系数可以分别为 1、2、3,表示第一个信号的贡献最小,而第三个信号的贡献最大。

4. 比例求和运算电路的优点和缺点是什么？
优点：
(1) 比例求和运算电路可以实现多个输入信号的加权平均,提高信号质量。

(2) 比例求和运算电路可以实现滤波、调制解调等功能,具有很强的实用价值。

缺点：
(1) 比例求和运算电路中需要多个加法器和乘法器,从而增加了电路的复杂度和价格。

(2) 对于比例系数的确定需要经验或计算,比较繁琐,不利于实际应用。

实验七 比例求和运算电路一、实验目的1. 掌握用集成运算放大器组成比例、求和电路的特点及性能。

2. 学会上述电路的测试和分析方法。

二、实验器材（型号）1. 数字万用表UT562. 电子线路实验学习机三、实验原理集成运放的应用首先表现在它能构成各种电路上，运算电路的输出电压是输入电压某种运算的结果，介绍比例、加减等基本运算电路。

（1）运算电路：（2）描述方法：运算关系式 u O ＝f (u I)（3）分析方法：“虚短”和“虚断”是基本出发点。

1. 理想运放的参数特点A od 、 r id 、f H 均为无穷大，r o 、失调电压及其温漂、失调电流及其温漂、噪声均为0。

电路特征：引入电压负反馈。

集成运放的线性工作区: ouO u A u u +-==∞-可得0u u +--=即u u +-=。

又因i r =∞，可得运放的输入电流i=0。

利用运放在线性应用时u u +-=和i=0这两个特点来分析处理问题，所得结果与实际情况相当一致，不会带来明显的误差。

u o图3-7-1 理想运放电路1. 基本运算电路 （1）反相比例电路io F F F u u i R R R=-=-（3-7-1）可见，由于电路中引入深度负反馈，使闭环放大倍数uF A 完全由反馈元件值确定。

改变比值R F /R ，可灵活地改变uF A 的大小。

式中的负号表示o u 与i u 反相。

平衡电阻R P =R F //R 。

R P 为了减小输入级偏置电流引起的运算误差。

图3-7-2 反相比例电路（2）反相加法电路1212()F F o i i R Ru u u R R =-+ （3-7-3） 若取R 1=R 2=R ，则有图3-7-3 反相加法电路121()FO i i R u u u R =-+ （3-7-4） 此电路的输入信号不限于两路，根据需要可扩展为多路。

（3）同相比例电路和电压跟随器u图3-7-4 同相比例电路o FRu u R R -=+因此为 i Fo u RR u )1(+= （3-7-5） 电路的闭环放大倍数为ui u i uo1FuF R A R=+（3-7-6） 上式表明，同相比例电路的输出电压o u 与输入电压i u 同相位，而且电压放大倍数总是大于1。

集成运放比例求和运算电路实验讲解
集成运放比例求和运算电路是一种常用的电路,主要用于将多个电压信号进行比例加权求和,产生一个输出电压。

该电路中可以使用一个或多个运放,通常使用的是差分放大器运放。

下面通过一个实验来介绍如何设计和制作一个集成运放比例求和运算电路：
实验材料：
- 集成运放LM741
- 可变电阻器
- 固定电阻器
- 多用途实验板
- 直流电源
实验步骤：
1. 首先,在实验板上连接一个固定电阻器,输入端连接到电源的正极,输出端接地。

2. 将另外两个固定电阻器连接到实验板上,且输入端分别连接到电源的正极,输出端分别连接到不同的输入端口。

3. 在实验板上放置一个可变电阻器,其输入部分连接到电源的正极,输出端连接到比例权重电路的输入端口。

4. 将比例权重电路的两个输入端口连接到之前连接的两个固定电阻器的输出端口。

5. 此时可以将输出端口连接到示波器进行测试。

实验结果：
当可变电阻器额定电阻为0时,可将电路视为一个比例权重电路,其输出电压为：
Vout = (-R2/R1) * Vin1 + (-R3/R1) * Vin2
其中,Vout为输出电压,Vin1和Vin2为两个输入电压,R1、R2、R3分别为三个固定电阻器的阻值。

当可变电阻器的电阻值改变时,可以改变比例权重电路的比例系数,实现对输出电压的调节。

最后需要注意的是,在实验完成后应该及时断开电源,以确保实验安全。

实验四 比例求和运算电路一、实验目的1．掌握用集成运算放大器组成比例、求和电路的特点及性能。

2．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.信号发生器3.双踪示波器其中，模拟电子线路实验箱用到直流稳压电源模块，元器件模组以及“比例求和运算电路”模板。

三、实验原理（一）、比例运算电路 1．工作原理a ．反相比例运算,最小输入信号min i U 等条件来选择运算放大器和确定外围电路元件参数。

如下图所示。

10k Ω输入电压i U 经电阻R 1加到集成运放的反相输入端，其同相输入端经电阻R 2接地。

输出电压O U 经R F 接回到反相输入端。

通常有： R 2=R 1//R F 由于虚断，有 I +=0 ，则u +=-I +R 2=0。

又因虚短，可得：u -=u +=0由于I -=0，则有i 1=i f ，可得：Fo1i R u u R u u -=---由此可求得反相比例运算电路的电压放大倍数为： ⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧==-==1i i if 1F i o uf R i uR R R u u A反相比例运算电路的输出电阻为：R of =0输入电阻为：R if =R 1b ．同相比例运算10k Ω输入电压i U 接至同相输入端，输出电压O U 通过电阻R F 仍接到反相输入端。

R 2的阻值应为R 2=R 1//R F 。

根据虚短和虚断的特点，可知I -=I +=0,则有 o Fu R R R u ⋅+=-11且 u -=u +=u i ，可得：i o Fu u R R R =⋅+111F i o uf R R 1u u A +==同相比例运算电路输入电阻为： ∞==iiif i u R 输出电阻： R of =0以上比例运算电路可以是交流运算，也可以是直流运算。

输入信号如果是直流，则需加调零电路。

如果是交流信号输入，则输入、输出端要加隔直电容，而调零电路可省略。

（二）求和运算电路 1．反相求和根据“虚短”、“虚断”的概念1212i i o Fu u uR R R +=- 1212()F F o i i R R u u u R R =-+当R 1=R 2=R ，则 12()F o i i R u u u R=-+四、实验内容及步骤1、.电压跟随电路实验电路如图1所示。

实验七比例求和运算及微分运算电路一.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，微积分电路的测试和分析方法。

3.掌握各电路的工作原理和理论计算方法。

二.实验仪器1.GOS-620模拟示波器2.GFG-8250A信号发生器3.台式三位半数字万用表4.指针式交流毫伏表5.SPD3303C直流电源三.实验内容及步骤理论值：Uo=-(R F/Ri)*Ui,ui=7mV,uo=-70mV实际值：uo=7mV,ui=69mV3.测量同相比例放大器的比例系数及上限截止频率理论值:uo=-(1+RF/Ri)*ui,ui=6.9mV,uo=75.9mV实际值:ui=6.9mV,uo=76mV4.测量反相求和电路的求和特性，注意多路输入信号可通过电阻分压法获取仿真值如以下图所示，Ui1=3.185mV,Ui2=1.706mV,Uo=48.899mV,满足输入与输出运算关系:Uo=-［(RF /R1)*Ui1+( RF /R2)*Ui2］5.验证双端输入求和的运算关系6.积分电路如以下图连接积分运算电路，检查无误后接通±12V直流电源①取ui=-1V,用示波器观察波形uo,并测量运放输出电压值的正向饱和电压值正向饱和电压值为11V②取ui=1V,测量运放的负向饱和电压值。

注意±1V的信号源可用1Hz交流信号代替反向饱和电压值为-11V③将电路中的积分电容改为0.1uF，ui分别输入1kHz幅值为2V的方波和正弦波信号，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。

Ui=1.414V,Uo=222.157mVUi=2V,Uo=288.8mV④改变电路的输入信号的频率，观察ui和uo的相位，幅值关系。

7.微分电路实验电路如以下图①输入正弦波信号，f=500Hz，有效值为1V，用示波器观察ui和uo的波形及相位，并测量输出电压值，记录数据和波形图。

②改变正弦波频率〔20Hz-40Hz〕,观察ui和uo的相位，幅值变化情况并记录。