运算放大器_加法器_减法器

运放加减电路（模电实验与设计之二）学院:计算机与电子信息学院专业:00000000000 班级:000班 学号:000000000 姓名:0000一、实验目的：1、掌握集成运算放大器在线性工作条件下的使用特点；2、掌握深度负反馈条件下的虚短、虚断现象；3、掌握加法器和减法器的电路构成和特点。

二、实验主要设备和元件：万用表，双路直流稳压电源。

运算放大器：OP07 2片 电位器： RW1 10k RW2 10k RW3 10k 电阻：1K 510 3K三、实验主要任务：1、根据电路原理图，制作一个运放加减电路。

制作时，注意留出测试端口或端子，注意电位器的摆放要便于调试。

可以考虑用IC 插座，以防止不过关的焊接技术对集成运放的损害。

OP07集成运放的5脚无用，1脚和8脚在本实验中不用接。

在制作电路时，这三个脚悬空即可。

2、本实验所用的直流电源电压在9V ±到15V ±的范围内皆可，根据情况自行选择。

3、分别调节三个电位器，让133i V u V -≤≤，233i V u V -≤≤，333i V u V -≤≤。

取5个不同的、有代表性的输入组合，测量出该组合下的1o u 、2o u (o u )输出值，编制一个表格将测量结果记录下来。

同时，记录两个运放的两输入端的电位（对地电压）P u 和N u 的测量值，观察“虚短”、“虚地”现象。

在调节输入信号大小时，应该先确定1i u 和 2i u 的大小，最后确定3i u 的大小。

4、在调节电位器选择输入信号大小时，要防止1o u 和2o u 的输出值太接近电源电压。

为什么？思考得出结论后写在实验报告中。

四、实验原理：运放加减电路图第一级运算电路完成加法运算。

该电路由一个反相比例运算放大电路组成，经理论推导，可得输入、输出信号的运算关系为13121211o i i u R u u R R ⎛⎫=-+ ⎪⎝⎭，代入1231R R R k ===Ω的值，可得()112o i i u u u =-+。

减法器、加法器、倍乘器、反相器、积分器、微分器的运算特点1. 引言1.1 概述减法器、加法器、倍乘器、反相器、积分器和微分器是数字电路中常用的基本运算单元。

它们在各种电子设备和系统中扮演着重要的角色。

这些运算特点的详细了解对于理解数字电路的工作原理以及设计和应用具有重要意义。

1.2 文章结构本文将从六个方面详细介绍减法器、加法器、倍乘器、反相器、积分器和微分器的运算特点。

首先，我们将介绍每个运算特点的原理，包括其工作原理和数学模型。

然后，我们将讨论它们各自的功能与用途，以及它们在不同领域中的实际应用案例。

最后，我们将进行对比分析，并展望未来关于这些运算特点的发展方向。

1.3 目的本文旨在全面介绍减法器、加法器、倍乘器、反相器、积分器和微分器的运算特点，并探讨它们在实际应用中起到的作用。

通过深入了解这些运算特点，读者可以更好地理解数字电路的基础知识，并能够灵活运用它们进行信息处理和信号处理。

此外，本文还将展望这些运算特点未来的发展方向，为读者提供了进一步研究和应用的参考依据。

2. 减法器的运算特点减法器是一种常见的数字电路，用于实现数字信号的减法运算。

本节将首先介绍减法器的基本原理，包括其电路结构和工作方式。

然后，我们将详细讨论减法器的功能与用途，以及在实际中广泛应用的案例。

2.1 原理介绍减法器是由数个逻辑门组成的电路，在输入端接收两个二进制数作为操作数，并输出它们的差值。

它采用补码运算进行计算，通过对被减数取反并加上减数进行补码相加来得到结果。

通常使用二进制加法器结构实现。

2.2 功能与用途减法器主要功能是进行数字信号的减法运算。

在数字电子领域中，大量应用了减法器来实现不同功能模块——如比较、编码、解码、数据处理和控制等，在计算机系统、通信设备、图像处理和音频处理等领域有着广泛应用。

2.3 实际应用案例减法器在很多领域中都有实际应用。

例如，在计算机的算术逻辑单元(ALU)中，减法器用于进行整数和浮点数的减法计算。

运放电路分析教程从虚断，虚短分析基本运放电路运算放大器组成的电路五花八门，令人眼花瞭乱，是模拟电路中学习的重点。

在分析它的工作原理时倘没有抓住核心，往往令人头大。

为此本人特搜罗天下运放电路之应用，来个“庖丁解牛”，希望各位看完后有所斩获。

遍观所有模拟电子技朮的书籍和课程，在介绍运算放大器电路的时候，无非是先给电路来个定性，比如这是一个同向放大器，然后去推导它的输出与输入的关系，然后得出Vo=(1+Rf)Vi，那是一个反向放大器，然后得出Vo=-Rf*Vi……最后学生往往得出这样一个印象：记住公式就可以了！如果我们将电路稍稍变换一下，他们就找不着北了！今天，教各位战无不胜的两招，这两招在所有运放电路的教材里都写得明白，就是“虚短”和“虚断”，不过要把它运用得出神入化，就要有较深厚的功底了。

虚短和虚断的概念由于运放的电压放大倍数很大，一般通用型运算放大器的开环电压放大倍数都在80 dB以上。

而运放的输出电压是有限的，一般在 10 V～14 V。

因此运放的差模输入电压不足1 mV，两输入端近似等电位，相当于“短路”。

开环电压放大倍数越大，两输入端的电位越接近相等。

“虚短”是指在分析运算放大器处于线性状态时，可把两输入端视为等电位，这一特性称为虚假短路，简称虚短。

显然不能将两输入端真正短路。

由于运放的差模输入电阻也很大，一般通用型运算放大器的输入电阻都在1MΩ以上。

因此流入运放输入端的电流往往不足1uA，远小于输入端外电路的电流。

故通常可把运放的两输入端视为开路，且输入电阻越大，两输入端越接近开路。

“虚断”是指在分析运放处于线性状态时，可以把两输入端视为等效开路，这一特性称为虚假开路，简称虚断。

显然不能将两输入端真正断路。

在分析运放电路工作原理时，首先请各位暂时忘掉什么同向放大、反向放大，什么加法器、减法器，什么差动输入……暂时忘掉那些输入输出关系的公式……这些东东只会干扰你，让你更糊涂﹔也请各位暂时不要理会输入偏置电流、共模抑制比、失调电压等电路参数，这是设计者要考虑的事情。

运算电路知识点总结1. 运算电路的基本概念运算电路是一种用来进行数学运算的电路，它可以对输入的信号进行加法、减法、乘法、除法等各种运算处理，并输出相应的结果。

在实际应用中，运算电路被广泛用于模拟电子学、数字信号处理、控制系统等领域。

2. 运算电路的分类根据运算电路的不同功能和特点，可以将其分为模拟运算电路和数字运算电路。

模拟运算电路主要用于处理连续变化的模拟信号，包括运算放大器、模拟乘法器、模拟积分器等；而数字运算电路则用于处理离散的数字信号，包括加法器、减法器、乘法器、除法器等。

3. 运算放大器运算放大器是一种特殊的放大器电路，它具有高增益、高输入阻抗、低输出阻抗、大共模抑制比等特点，广泛应用于模拟运算电路中。

运算放大器的基本工作原理是利用反馈网络来调节输出信号，使得输入信号与输出信号之间的关系满足某种特定的数学运算关系。

4. 运算放大器的基本电路运算放大器的基本电路包括反馈电路、输入电阻、输出电阻等组成。

其中，反馈电路根据其类型不同可以分为正反馈和负反馈两种，分别对应于比较器和放大器两种基本功能。

5. 运算放大器的应用运算放大器在模拟运算电路中有着广泛的应用，包括信号放大、滤波、积分、微分、求和等各种功能。

在实际工程中，运算放大器还可以应用于电压比较、电压跟随、电流源、隔离等各种应用场景。

6. 数字运算电路数字运算电路是一种用于处理数字信号的电路，它可以对不同的数字信号进行加法、减法、乘法、除法等运算处理，并输出对应的数字结果。

在数字信号处理、计算机系统、通信系统等领域都有着广泛应用。

7. 数字加法器数字加法器是一种专门用于进行数字加法运算的电路，它可以对两个或多个数字信号进行加法处理，并输出对应的加法结果。

在计算机系统、通信系统等领域都需要用到数字加法器来实现各种加法运算。

8. 数字减法器数字减法器是一种专门用于进行数字减法运算的电路，它可以对两个数字信号进行减法处理，并输出对应的减法结果。

十一种经典运放电路分析从虚断，虚短分析基本运放电路由于运放的电压放大倍数很大，一般通用型运算放大器的开环电压放大倍数都在80 dB以上。

而运放的输出电压是有限的，一般在10 V～14 V。

因此运放的差模输入电压不足1 mV，两输入端近似等电位，相当于“短路”。

开环电压放大倍数越大，两输入端的电位越接近相等。

“虚短”是指在分析运算放大器处于线性状态时，可把两输入端视为等电位，这一特性称为虚假短路，简称虚短。

显然不能将两输入端真正短路。

由于运放的差模输入电阻很大，一般通用型运算放大器的输入电阻都在1MΩ以上。

因此流入运放输入端的电流往往不足1uA，远小于输入端外电路的电流。

故通常可把运放的两输入端视为开路，且输入电阻越大，两输入端越接近开路。

“虚断”是指在分析运放处于线性状态时，可以把两输入端视为等效开路，这一特性称为虚假开路，简称虚断。

显然不能将两输入端真正断路。

在分析运放电路工作原理时，首先请各位暂时忘掉什么同向放大、反向放大，什么加法器、减法器，什么差动输入……暂时忘掉那些输入输出关系的公式……这些东东只会干扰你，让你更糊涂﹔也请各位暂时不要理会输入偏置电流、共模抑制比、失调电压等电路参数，这是设计者要考虑的事情。

我们理解的就是理想放大器（其实在维修中和大多数设计过程中，把实际放大器当做理想放大器来分析也不会有问题）。

1）反向放大器：传输文件进行[薄膜开关] 打样图1图一运放的同向端接地=0V，反向端和同向端虚短，所以也是0V，反向输入端输入电阻很高，虚断，几乎没有电流注入和流出，那么R1和R2相当于是串联的，流过一个串联电路中的每一只组件的电流是相同的，即流过R1的电流和流过R2的电流是相同的。

流过R1的电流：I1 = (Vi - V-)/R1 ………a流过R2的电流：I2 = (V- - Vout)/R2 ……bV- = V+ = 0 ………………cI1 = I2 ……………………d求解上面的初中代数方程得Vout = (-R2/R1)*Vi这就是传说中的反向放大器的输入输出关系式了。

实验五 集成运算放大器的基本运算电路一、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、正确理解运算电路中各组件参数之间的关系和“虚短”、“虚断”、“虚地”的概念。

二、设计要求1、设计反相比例运算电路，要求|A uf |=10，R i ≥10K Ω，确定外接电阻组件的值。

2、设计同相比例运算电路，要求|A uf |=11，确定外接电阻组件值。

3、设计加法运算电路，满足U 0=-（10U i1+5U i2）的运算关系。

4、设计差动放大电路（减法器），要求差模增益为10，R i >40K Ω。

5、应用Multisim8进行仿真，然后在实验设备上实现。

三、实验原理1、理想运算放大器特性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。

当外部接入不同的元器件组成负反馈电路时，可以实现比例、加法、减法、积分、微分等模拟运算电路。

理想运放，是将运放的各项技术指标理想化，满足下列条件的运算放大器称为理想运放。

开环电压增益 A ud =∞ 输入阻抗 r i =∞ 输出阻抗 r o =0 带宽f BW =∞失调与漂移均为零等。

理想运放在线性应用时的两个重要特性： (1)输出电压U O 与输入电压之间满足关系式U O ＝A ud （U +－U －）由于A ud =∞，而U O 为有限值，因此，U +－U －≈0。

即U +≈U －，称为“虚短”。

(2)由于r i =∞，故流进运放两个输入端的电流可视为零，即I IB ＝0，称为“虚断”。

这说明运放对其前级吸取电流极小。

上述两个特性是分析理想运放应用电路的基本原则，可简化运放电路的计算。

2、基本运算电路 (1)反相比例运算电路电路如图2.5.1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 。

图2.5.1反相比例运算电路图2.5.2反相加法运算电路(2) 反相加法电路i 1F O U R R U -=电路如图2.5.2所示，输出电压与输入电压之间的关系为)U R RU R R (U i22F i11F O +-=R 3＝R 1//R 2//R F (3)同相比例运算电路图2.5.3(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i 1FO )U R R (1U +=R 2＝R 1//R F 当R 1→∞时，U O ＝U i ，即得到如图2.5.3(b)所示的电压跟随器。

第五章 含运算放大器的电路的分析◆ 重点：1、运放的传输特性2、比例器、加法器、减法器、跟随器等运算电路3、含理想运放的运算电路的分析计算◆ 难点：1、熟练计算含理想运放的思路5.1 运放的电路模型5.1.1 运放的符号运放是具有高放大倍数的直接耦合放大电路组成的半导体多端实际元件。

而在本章中，所讲到“运放”，是指实际运放的电路模型——一种四端元件。

其符号为+u-_o+ _图5-1 运放的符号在新国标中，运放及理想运放的符号分别为图5-2 运放的新国标符号5.1.2 运放的简介一、同相与反相输入端运放符号中的“+”、“-”表示运放的同相输入端和反相输入端，即当输入电压加在同相输入端和公共端之间时，输出电压和输入电压两者的实际方向相对于公共端来说相同；反之，当输入电压加在反相输入端和公共端之间时，输出电压和输入电压两者的实际方向相对于公共端来说相反。

其意义并不是电压的参考方向。

二、公共端在运放中，公共端往往取定为接地端——电位为零，实际中，电子线路中的接地端常常取多条支路的汇合点、仪器的底座或机壳等，输入电压、输出电压都以之为参考点。

有时，电路中并不画出该接地端，但计算时要注意它始终存在。

5.1.3运放的输入输出关系一、运放输入输出关系曲线在运放的输入端分别同时加上输入电压+u和-u（即差动输入电压为du）时，则其输出电压u o为uouAuuAu=-=-+)(d图5-3 运放输入输出关系曲线实际上，运放是一种单向器件，即输出电压受输入电压的控制，而输入电压并不受输出电压的控制。

由其输入输出关系可以看出，运放的线性放大部分很窄，当输入电压很小时，运放的工作状态就已经进入了饱和区，输出值开始保持不变。

二、运放的模型au-uou+图5-4 运放的电路模型由运放的这一模型，我们可以通过将运放等效为一个含有受控源的电路，从而进行分析计算。

例：参见书中P140所示的反相比例器。

（学生自学）5.1.4有关的说明在电子技术中，运放可以用于1．信号的运算——如比例、加法、减法、积分、微分等2．信号的处理——如有源滤波、采样保持、电压比较等3．波形的产生——矩形波、锯齿波、三角波等4．信号的测量——主要用于测量信号的放大5.2 具理想运放的电路分析5.2.1 含理想运放的电路分析基础所谓“理想运放”，是指图中模型的电阻R in、R0为零，A为无穷大的情况。

[运算放大电路]运算放大器通俗讲解运算放大器基本电路大全运算放大器基本电路大全我们经常看到很多非常经典的运算放大器应用图集，但是这些应用都建立在双电源的基础上，很多时候，电路的设计者必须用单电源供电，但是他们不知道该如何将双电源的电路转换成单电源电路。

在设计单电源电路时需要比双电源电路更加小心，设计者必须要完全理解这篇文章中所述的内容。

1．1 电源供电和单电源供电所有的运算放大器都有两个电源引脚，一般在资料中，它们的标识是VCC＋和VCC－，但是有些时候它们的标识是VCC＋和GND。

这是因为有些数据手册的作者企图将这种标识的差异作为单电源运放和双电源运放的区别。

但是，这并不是说他们就一定要那样使用――他们可能可以工作在其他的电压下。

在运放不是按默认电压供电的时候，需要参考运放的数据手册，特别是绝对最大供电电压和电压摆动说明。

绝大多数的模拟电路设计者都知道怎么在双电源电压的条件下使用运算放大器，比如图一左边的那个电路，一个双电源是由一个正电源和一个相等电压的负电源组成。

一般是正负15V，正负12V和正负5V也是经常使用的。

输入电压和输出电压都是参考地给出的，还包括正负电压的摆动幅度极限Vom以及最大输出摆幅。

单电源供电的电路(图一中右)运放的电源脚连接到正电源和地。

正电源引脚接到VCC＋，地或者VCC－引脚连接到GND。

将正电压分成一半后的电压作为虚地接到运放的输入引脚上，这时运放的输出电压也是该虚地电压，运放的输出电压以虚地为中心，摆幅在Vom 之内。

有一些新的运放有两个不同的最高输出电压和最低输出电压。

这种运放的数据手册中会特别分别指明Voh 和Vol 。

需要特别注意的是有不少的设计者会很随意的用虚地来参考输入电压和输出电压，但在大部分应用中，输入和输出是参考电源地的，所以设计者必须在输入和输出的地方加入隔直电容，用来隔离虚地和地之间的直流电压。

(参见1.3节)图一通常单电源供电的电压一般是5V，这时运放的输出电压摆幅会更低。