运算放大器的仿真实验

运算放大器的应用实验报告仪用运算放大器及其应用实验报告实验报告课程名称：电路与模拟电子技术实验指导老师：张冶沁成绩：__________________ 实验名称：仪用运算放大器及其应用实验类型：电路实验同组学生姓名：__________ 一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填）三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填）七、讨论、心得一、实验目的和要求1．了解仪表放大器与运算放大器的性能区别；2．掌握仪表放大器的电路结构及设计方法；3．掌握仪表放大器的测试方法； 4．学习仪表放大器在电子设计中的应用。

二、实验内容和原理1．用通用运算放大器设计一个仪表放大器（用LM358芯片）2．用INA128 精密低功耗仪器放大器设计一个仪表放大器仪表放大器是一种高增益放大器，其具有差分输入、单端输出、高输入阻抗及高共模抑制比等特点。

仪表放大器采用运算放大器构成，但在性能上与运算放大器有很大的差异。

标准运算放大器的闭环增益由反馈网络决定；而仪表放大器使用了一个与其信号输入端隔离的内部反馈电阻网络，因此具有很高的共模抑制比KCMR，在有共模信号的情况下也能放大很微弱的差分信号。

当前在数据采集、医疗仪器、信号处理等电子系统设计中普遍采用仪表放大器对弱信号进行高精度处理。

常用的仪表放大器可采用由三个运算放大器构成，也可直接选用单片仪表放大器。

单片仪表放大器具有高精度、低噪声、设计简单等特点以成为优选器件。

三、主要仪器设备LM358芯片INA128 精密低功耗仪器放大器四、操作方法和实验步骤两种仪表放大器的性能测量：一、电压增益和最大不失真输出，并计算出共模抑制比输入正弦波，改变输入信号幅度或频率，用示波器监测输出波形，在不失真的情况下，测量输入电压为最大或最小时的电压增益，及最大不失真输出电压，并计算共模抑制比。

二、输出端噪声电压输入为0，用示波器测量峰峰值。

Cadence IC设计实验实验二、 Spectre Simulation实验目的：掌握电路特性仿真方法进入Cadence系统：cd 你的学号/adelabic5icfb &实验内容与步骤：一、nand2电路仿真[1]、创建激励信号电路模块：在CIW窗口（icfb-Log:/…）：Tools->Library Manager，弹出Library Manager 窗口，在Library中应有mylib，点击它。

File->New->Cellview，在弹出的“Create New File”窗口Cell Name栏中，testnand2Tool栏中，选Composer-Schematic， OK在“Virtuoso Schematic Editing:…”窗口中，按下图加入单元（Instance）、Pin并连线。

点击Check and Save图中所有单元来自analoglib库symbol，参数如下：Cell Name CDF Parametervpulse V0: V olt 1:0, V olt2:3, Delay:10n, Rise:500p,Fall:500p,width:10n,Period:20n vpulse V1: V olt 1:0, V olt2:3, Delay:15n, Rise:500p,Fall:500p,width:20n,Period:40nvdc For V2: DC votlage：3，Number of noise:0 (前面所有电源此项均为0)cap For C0: Capacitance: 100fvdd，gndPin管脚：Name: INA INB OUT, Direction: inputoutput[2]、编写仿真文件1．设置仿真环境。

点击Tools->Analog Environment2．设置仿真模型文件路径。

在弹出的“Analog Design Environment”（ADE）窗口，点击Setup->Simulation Files在Include Path中加上./Models ， ->OK3．输入模型文件名。

电子线路设计实验报告
电信学院
Pretel DXP 运算放大器电气参数仿真
姓名：f雷诺
班级：snow
学号：高手
一．实验一电路图：
实验结果：
二．实验2的任务1：失调电压的测试
输入失调电压：输入电压为零时，将输出电压除以电压增益
输入失调电压公式为：v0=R1*U01/(R1+Rf) {输出电压为U01}
实验电路图：
V1=0V
仿真结果：
根据公式得此时的输入失调电压为：1mv
图形分析：
三．输入失调电流的protel dxp 仿真
输入失调电流Iio 是指当输入信号为零时，运放的两个输入端的基极偏置电流之差。

Iio = |IB1-IB2|
输入失调电流的大小反映了运放内部差动输入级两个晶体管ß的失配度，由于IB1 ,IB2 本身的数值已很小（微安级），因此它们的差值通常不是直接测量的，测试电路分两步：
闭合开关，在低输入电阻下测出U01，就是上边这个仿真。

2 断开开关，既以下的仿真，接入电阻，由于电阻大，流经它们的输入电流的差异，将变成输入电压的差异。

Ii0=|IB1-IB2|=|Uo2-Uo1|*R1/((R1+RF)*RB))
实验电路图：
仿真设置：
仿真结果：
由公式得：
输入失调电流Iio=0.044uA
四．短路输出电流仿真
在输出级加一个1欧的电阻，则输出电压既短路输出电流实验电路图：
仿真结果：
实验电路的元器件清单：
元器件型号元器件个数阻值为51的电阻R1 2
阻值为5.1K的电阻R2 2
LM741H 1
VSRC 3。

模拟电子技术基础实验预习——集成运算放大器基本应用Multisim仿真实验目的：1.加深对集成运算放大器的基本特性的理解；2.掌握集成运算放大器的基本使用方法；3.熟悉集成运算放大器在基本运算电路中的应用和电路的设计方法；4.掌握集成运算放大器的安装和测试方法。

实验内容：1.反相比例运算电路U i /V U O /V A’UF =U O /U i （实测）A UF =1+R F /R 1（理论）E=(A’UF -A UF )/A UF+0.5-1.499-2.99830+1-2.999-2.99930U i (t)=0.25sin2000πtVU O (t)=-0.74sin2000πtV-2.96031.3%2.同向比例放大运算电路U i /V U O /V A’UF =U O /U i （实测）A UF =1+R F /R 1（理论）E=(A’UF -A UF )/A UF-0.5-1.999 3.99840+0.52.0014.00240U i (t)=0.25sin2000πtVU O (t)=-1.00sin2000πtV4.0004U i1/V U i2/V U o/V（实测）U o/V（理论）12-2.999-32-1-0.999-1-1-2 3.00134.减法运算电路U i1/V U i2/V U o/V（实测）U o/V（理论）12 1.000121-0.999-1积分运算电路无反馈电阻有反馈电阻输入信号u i输出信号u oU p-p /VT/ms U i4.001U o无反馈电阻8.291有反馈电阻7.361波形波形输入信号u i 输出信号u o。

实验一 反相运算放大电路的仿真姓名：谢朗 班级：电子信息工程112班 学号：7020911048 成绩：【实验目的】（1）熟悉并学会运用Multisim 软件，学会一些基本的仿真器件。

（2）学会运算放大器的工作原理，巩固运算放大器的知识。

【实验器材】（1）6只1K 电阻、1只10K 电阻、1只7.5K 电阻、1只20K 电阻。

（2）一个运算放大器、一个示波器、信号源（3）导线、1只1uF 电容【实验原理】一、理想运算放大器的基本特性（1） 开环增益A ud 等于无穷大。

（2） 输入阻抗无穷大。

（3） 输入阻抗等于0.（4） 带宽无穷大。

（5） v p =v n ,即虚短。

（6） i p =i n =0,即虚断。

二、反相比例放大电路1、基本电路电路如图所示，输入电压通过R1作用于运放的反相端，R2跨接在运放的输出端和反相端之间，同相端接地，由虚短和虚断的概念可知，通过R3的电流为零，所以反相输入端的电位接近于地电位，故称为虚地。

虚地的存在是反相放大电路在闭环工作状态下的重要特征。

2、反相端为虚地点，即v n =0，由虚断的概念可知，通过R1的电流等于通过R2的电流故有012i n nv v v v R R --=所以 R R v v A i u 120-== 上式表明，该电路的电压增益是电阻R1与R2的比值。

负号表明输出电压与输出电压相位相反。

3、输入电阻R iR i =R R v v i v i i i i 11== 三、反相积分电路电路假设电容器C 初始电压为0，根据虚断和虚短可知：010111I n I dt dt c c R dt RC v v v i v v -===-⎰⎰⎰上式表明，输出电压为输入电压对时间的积分，负号表示它们在相位上是相反的。

四、反相微分电路设t=0时，电容器的电压为0，当信号电压接入后，有101I In d C dtd R RCdt v i v v v i =-== 从而 0I d RC dt v v =-上式表明，输出电压正比于输入电压对时间的微商，负号表示它们在相位上是相反的。

运算放大电路试验报告.docx实验报告课程名称:电子电路设计与仿真实验名称：集成运算放大器的运用班级：计算机18亨VrR输入电阻：Ri00输出电阻：Ro0同相比例放大电路仿真电路图电压输入输出波形图差动放大电路电路图差动放大电路仿真电路图五：实验步骤：1.反相比例运算电路(1)设计一个反相放大器，Au12V。

(2)输入f1kHz、ui100mV的正弦交流信号，测量相应的uo,并用示波器观察uo和ui的波形和相位关系，记录输入输出波形。

测量放大器实际放大倍数。

(3)保持ui30mV不变，测量放大的上截止频率，并在上截止频率，并在上截止频率点时在同一坐标系中记录输入输出信号的波形。

七：实验数据分析：1.在反相比例运算电路中当输入f1kHz、ui100mV的正弦交流信号时测得输入与输出反相，且放大倍数Au5,产生了误差应该主要是因为电路板上的电阻的标称值并不准确。

2.当ui等于30mV时测出上截止频率为219kHz,然而此时输入和输出的相位差已经不是180,原因应该是芯片中的电容元件在高频的情况下使得输出电压的相位产生了异于原来的改变。

3.在反相加法器电路的实验中，产生的输出波形基本上符合理论的预测，但是uo的直流分量稍小于ui1的两倍，这应该也是因为电阻的标称值不准，而且主要还是因为分压电路分出的电压并没有1V因为在分压电路上与1kQ并联的实验电路实际上让ui1小于1V4.在积分电路试验中，一开始输出波形有着很大的直流分量,到后来将Rf改为由1M改到20kQ解决了这个问题。

分析后发现应该是由于Rf 的支路上存在一个很小的电压，但是一旦Rf很大其两端就会产生一个很大的电位差，这就是uc（0）,也就是波形中的直流分量，因此减/J、Rf即可解决问题心得体会在做实验的时候发现一个小现象，就是发现直流电源不通时会得到完全不同的输出波形，只有接通是得到正确波形。

后来我仔细想了一下，应该是电路已经变了，这个时候就要换思路想了。

目录1实验目的2 2实验原理23实验设计33.1实验I基础型实验 (3)3.1.11、电压跟随器——检测运放是否正常 (3)3.1.2反相比例运算放大器电压放大特性 (3)3.2实验II设计型实验 (4)3.2.1减法器的设计 (4)4实验预习仿真44.1电压跟随器——检测运放是否正常 (4)4.2反相比例运算放大器电压放大特性 (5)4.3减法器设计 (6)5数据处理7 6实验总结9 7思考题9 8实验讨论91实验目的•深刻理解集成放大器工作在线性工作区时,遵循的两条基本原则——虚短、虚断•熟悉集成运算放大器的线性应用。

•掌握比例运算等电路、训练设计运放电路的能力。

2实验原理集成运算放大器是一种高电压放大倍数的多级直耦放大电路,在深度负反馈条件下,集成运放工作在线性工作区,它遵循两条基本原则：1.虚短：U i=U−−U+≈02.虚断：I N≈I p≈0（非线性区也成立）用途:广泛应用于各种信号的运算处理、测量以及信号的产生、变换等电路中。

图1：运算放大器符号3实验设计3.1实验I基础型实验3.1.11、电压跟随器——检测运放是否正常3.1.2反相比例运算放大器电压放大特性3.2实验II设计型实验3.2.1减法器的设计1.自行设计运放电路，要求实现u0=2u i2−u i12.将u i分别设置为以下两组信号，验证电路是否满足要求4实验预习仿真4.1电压跟随器——检测运放是否正常图2：Multisim接线图3：Multisim结果4.2反相比例运算放大器电压放大特性图4：Multisim 接线图5：Multisim 结果U i (V )理论值(V )实测值(V )U N U P U O U O U iU N U P U O U O U i-0.300310455.314µV 564.134µV 3.012V 10.040.3-310563.904µV489.999µV-2.987V9.964.3减法器设计设计如图所示：表3：验证结果波形频率u i u0直流0u i1=1V,u i2=2V3.04V正弦波500Hz u i1=1V,u i2=2V2.98V5数据处理表1U i(V)理论值(V)实测值(V)U N U P U O U OU iU N U P U O U OU i-0.3003100.1mV0.2mV 3.66V12.20.300-310-0.1mV0-3.65V12.16表2波形频率u i u0直流0u i1=1V,u i2=2V 3.00V正弦波500Hz u i1=1V,u i2=2V 3.24V1.完成表1，并绘制基础型实验的运放的电压传输特性;2.列出基础型实验中U i和U o理论关系式，并和仿真数据、实际数据比较;•电压跟随器u i=u o仿真数据中u i=u o,实验数据u i=1.00V,u o=1.04V,在误差允许范围内，所以等式也成立。

实验七运算放大器及应用电路实验目的：1.认识运放的基本特性，通过仿真测试了解运放的基本参数，学会根据实际情况选择运放2.了解由运放构成的基本电路，并掌握分析方法。

实验内容：一、仿真实验。

1.运放基本参数电压传输特性如图，用DC Sweep给出LM358P线性工作区输入电压范围，根据线性区特性估算该运放的直流电压增益A vd0.DC Sweep仿真结果：A vd0=V(3)/V3=dy/dx=99.599k将扫描电压范围设为-500μV~500μV，当斜率为99.5987k时，测得线性工作区输入电压范围为-14.369V~12.9402V。

思考：A.当输入差模电压为0时，输出电压为多少？若要求输出电压为0，如何施加输入信号？为什么？输入差模电压为0时，输出电压为-3.3536V。

若要求输出电压为0，应将输入电压V3置为33.604μV。

B.观察运放输出电压的最高和最低电压，结合LM358P内部原理图所示电路分析该仿真结果的合理性。

最低电压：-14.369V，最高电压：12.9402V。

最低电压的绝对值大于最高电压的绝对值。

IN+可对OUT下边的PNP管射级电流造成影响。

IN+在很小的正电位时，输出为0，这导致了最低电压的绝对值大于最高电压的绝对值。

输入失调电压根据下图所示电路，仿真得到LM358P的输入失调电压V IO。

R1=1kΩ，R2=10Ω，进行直流工作点仿真，并完成表1R1=10kΩ，R2=100Ω，进行直流工作点仿真，并完成表2R1=100kΩ，R2=1kΩ，进行直流工作点仿真，并完成表3表1V3(μV) V4(μV) V5(μV) V5-V4(μV) -V3/(-R1/R2)(μV) -3416.60 -33.6312 0 33.6312 -34.16687表2V3(μV) V4(μV) V5(μV) V5-V4(μV) -V3/(-R1/R2)(μV) -3596.2 -33.6325 0 33.6325 -35.962表3V3(μV) V4(μV) V5(μV) V5-V4(μV) -V3/(-R1/R2)(μV) -5388.47 -33.6148 0 33.6148 -53.8847根据上述仿真结果，给出运放的输入失调电压V IO。

附录
1、电压跟随器
2、上图为Vi=3V、RL=2KΩ时仿真所得数据V0=3V；改变RL,V0不变；改变Vi, 始终有V0=Vi。

3、反相放大电路
4、上图为反相放大电路, 其中输入电压Vi=0.1V, 输出电压V0=-1V。

改变Vi, 当Vi分别为
0.2V,0.3V,0.4V,0.5V时, V0分别为-2V,-3V,-4V,-5V.由此可得AV=V0/Vi=-10.
5、同向输入放大电路
6、上图为同相放大电路, 其中输入电压Vi=0.1V, 输出电压V0=1.1V。

改变Vi, 当Vi分别为
0.2V,0.3V,0.4V,0.5V时, V0分别为2.2V,3.3V,4.4 V,5.5V.由此可得AV=V0/Vi=11.
7、电压比较器
电路图:
（1）当输入电压Vi=50mv（峰值）f=1000Hz的正弦电压时, 输出波形如下:
(2)将Vi降至1Hz, 在输出端以两只反向并接的发光二极管代替负载RL, 输出波形如下图:
8、运放组合
上图为仪用放大器, 由图可知, V1=0.1V,V2=0.2V时, V0=1V;类似的, 改变V1,V2;使V1=0.3,V2=0.2,仿真结果V0=-1V.。

用运算放大器组成万用表的设计实验仿真
本文通过使用运算放大器组成万用表的实验仿真，分析万用表的工作原理和主要功能，以供初学者参考。

一、万用表的原理
万用表是一种多功能的工具，它可以实现仿真测量，电路测量，现场测试和实验仿真
等多种用途。

其核心原理即为使用运算放大器来实现，主要原理是利用了运算放大器的功能，使用电压或电流的形式来控制现场的电路的形式，将电气信号的输入转换为对电路的
控制。

二、使用运算放大器组成万用表的实验仿真
（1）实验仿真装置
本次实验所使用的运算放大器为LM741，它是一款单片集成芯片，它具有全差分输入、超低功耗、双路增益、低失真率、高速输入和输出。

实验仿真装置包括常用模块如：示波器、电压稳定电源、变压器等。

（2）实验仿真步骤
1. 首先，将LM741运算放大器与实验仿真装置连接，检查运算放大器的特性和参数，确保系统的可靠性；
2. 将示波器与运算放大器连接，测量电压和电流，以观察输入信号的分布；
3. 串联电压稳定电源与运算放大器，调整电压稳定电源输出电压，以观察放大器输
出的特性以及输出信号的分布；
4. 调整变压器，利用调节器调整输出电流，观察系统的可靠性；
5. 将所有模块与电路连接，调整变量，完成该实验仿真。

三、总结
通过以上实验仿真，可以看出，使用运算放大器作为核心原理构成的万用表可以有效
实现实验仿真及测量电路等多种应用，是一种非常实用的测试仪器。

但同时，也应注意设
置实验仿真装置的参数，以及充分使用实验仿真环境的多种设备，以保证实验学习和操作
的正确性与可靠性。

东南大学电工电子实验中心实 验 报 告课程名称: 模拟电路实验第 一 次实验实验名称: 模拟运算放大电路(一) 院 (系): 专 业: 姓 名:学 号:实 验 室: 实验组别: 同组人员: 实验时间: 评定成绩: 审阅教师:实验一 模拟运算放大电路(一)一、实验目的:1、 熟练掌握反相比例、同相比例、加法、减法等电路的设计方法。

2、 熟练掌握运算放大电路的故障检查与排除方法,以及增益、传输特性曲线的测量方法。

3、 了解运放调零与相位补偿的基本概念。

二、实验原理:1、反向比例放大器反馈电阻R F 值一般为几十千欧至几百千欧,太大容易产生较大的噪声及漂移。

R 的取值则应远大于信号源v i 的内阻。

若R F = R ,则为倒相器,可作为信号的极性转换电路。

2、电压传输特性曲线F V R A =-R双端口网络的输出电压值随输入电压值的变化而变化的特性叫做电压传输特性。

电压传输特性在实验中一般采用两种方法进行测量。

一种就是手工逐点测量法,另一种就是采用示波器X-Y方式进行直接观察。

示波器X-Y方式直接观察法:就是把一个电压随时间变化的信号(如:正弦波、三角波、锯齿波)在加到电路输入端的同时加到示波器的X通道,电路的输出信号加到示波器的Y通道,利用示波器X-Y图示仪的功能,在屏幕上显示完整的电压传输特性曲线,同时还可以测量相关参数。

具体测量步骤如下:(1) 选择合理的输入信号电压,一般与电路实际的输入动态范围相同,太大除了会影响测量结果以外还可能会损坏器件;太小不能完全反应电路的传输特性。

(2) 选择合理的输入信号频率,频率太高会引起电路的各种高频效应,太低则使显示的波形闪烁,都会影响观察与读数。

一般取50～500Hz 即可。

(3) 选择示波器输入耦合方式,一般要将输入耦合方式设定为DC,比较容易忽视的就是在X-Y 方式下,X 通道的耦合方式就是通过触发耦合按钮来设定的,同样也要设成DC。

(4) 选择示波器显示方式,示波器设成X-Y 方式,对于模拟示波器,将扫描速率旋钮逆时针旋到底就就是X-Y 方式;对于数字示波器,按下“Display”按钮,在菜单项中选择X-Y。

实验三、运算放大器参数测量及基本应用一、实验目的1．认识运算放大器的基本特性，通过仿真和测试了解运放基本参数，理解参数的物理含义，学会根据实际需求选择运放；2．掌握由运放构成的基本电路和分析方法；3．熟悉仿真软件Multisim的使用，掌握基于软件的电路设计和仿真分析方法；4．熟悉便携式虚拟仿真实验平台，掌握利用其进行实验的使用方法。

二、实验预习1. 复习运放的理想化条件，了解集成运算放大器的主要技术指标和含义；2. 复习运放应用的各种基本电路结构；3. 熟悉运放LM358L(因multisim元器件库中没有LM358L，所以仿真用LM358J来做，而实际电路用LM358L，它们DIP封装引脚排列是一样的)的性能参数及管脚布局，管脚布局如图3.1所示，并根据图3.2所示的内部原理图理解电路结构和工作原理。

图3.1 LM358L管脚LM358J为单片集成的双运放，采用DIP-8封装，INPUT1(-)为第一个运放的反相端输入，INPUT1(+)为同相端输入，OUTPUT1为输出，第二个运放命名原则相同。

Vcc为正电源输入端，V EE/GND可以接地，也可以接负电压。

双电源（±1.5-±16V）。

图3.2 LM358J内部原理图LM358L主要由输入差分对放大器、单端放大器、推挽输出级以及偏置电路构成。

三、实验设备便携式虚拟仿真实验平台（PocketLab、元器件）。

四、实验内容（一）仿真实验1. 运放基本参数仿真测量(用LM358J 代替LM358L) （1） 电压传输特性根据图3.3所示电路，采用正负电源供电，运放反相端接地，同相端接直流电压源V 3，在-150μV~150μV 范围内扫描V 3电压，步进1μV ，得到运放输出电压（节点3）随输入电压V 3的变化曲线，即运放电压传输特性，根据仿真结果给出LM358J 线性工作区输入电压范围，根据线性区特性估算该运放的直流电压增益A vd 。

集成运放同相放大器的带宽测量（设计与仿真）实验报告一、实验目的1、熟悉放大器幅频特性的测量方法。

2、掌握集成运算放大器的带宽与电压放大倍数的关系。

3、了解掌握Proteus 软件的基本操作与应用。

二、实验线路及原理1、实验原理（1）同相放大器同相放大器又称同相比例运算放大器，其基本形式如图2.1所示。

输入信号U i 经R 2加至集成运放的同相端。

R f 为反馈电阻，输出电压经R f 及R 1组成的分压电路，取R 1上的分压作为反馈信号加至运放的反相输入端，形成了深度的电压串联负反馈。

R 2为平衡电阻，其值为R 2=R 1//R f 。

电压放大倍数为R R U U A f i uf 101+==。

输出电压与输入电压相位相同，大小成比例关系。

比例系数（即电压放大倍数）等于1+R f /R 1,与运放本身的参数无关。

图2.1 同相放大器 图2.2 某放大电路的幅频特性（2）基本概念 1）带宽运放的带宽是表示运放能够处理交流小信号的能力。

运放的带宽简单来说就是用来衡量一个放大器能处理的信号的频率围，带宽越高，能处理的信号频率越高，高频特性就越好，否则信号就容易失真。

图2.2所示为某放大电路的幅频响应，中间一段是平坦的，即增益保持不变，称为中频区（也称通带区）。

在f L 和f H 两点增益分别下降3dB ，而在低于f L 和高于f H 的两个区域，增益随频率远离这两点而下降。

在输入信号幅值保持不变的条件下，增益下降3dB 的频率点，其输出功率约等于中频区输出功率的一半，通常称为半功率点。

一般把幅频响应的高、低两个半功率点间的频率定义为放大电路的带宽或通频带，即BW=f H -f L 。

式中f H 是频率响应的高端半功率点，也称为上限频率，而f L 则称为下限频率。

通常有f L <<f H ，故有BW≈f H 。

2）单位增益带宽运放的闭环增益为1倍条件下，将一个频率可变恒幅正弦小信号输入到运放的输入端，随着输入信号频率不断变大，输出信号增益将不断减小，当从运放的输出端测得闭环电压增益下降3db（或是相当于运放输入信号的0.707）时，所对应的信号频率乘以闭环放大倍数1所得的增益带宽积。

CMOS模拟集成电路实验报告实验课7 全差分运放的仿真方法目标：1、了解全差分运放的各项指标2、掌握全差分运放各项指标的仿真方法,对全差分运放的各指标进行仿真，给出各指标的仿真结果。

本次实验课使用的全差分运放首先分析此电路图，全差分运算放大器是一种具有差分输入，差分输出结构的运算放大器。

其相对于单端输出的放大器具有一些优势：因为当前的工艺尺寸在减少，所以供电的电源电压越来越小，所以在供电电压很小的情况下，单端输出很难理想工作，为了电路有很大的信号摆幅，采用类似上图的全差分运算放大器，其主要由主放大器和共模反馈环路组成。

1、开环增益的仿真得到的仿真图为1.开环增益：首先开环增益计算方法是低频工作时(<200Hz) ，运放开环放大倍数；通过仿真图截点可知增益为73.3db。

2.增益带宽积：随着频率的增大，A0会开始下降，A0下降至0dB 时的频率即为GBW，所以截取其对应增益为0的点即可得到其增益带宽积为1.03GB。

3.相位裕度：其计算方法为增益为0的时候对应的VP的纵坐标，如图即为-118，则其相位裕度为-118+180=62，而为保证运放工作的稳定性，当增益下降到0dB 时，相位的移动应小于180 度，一般取余量应大于60度，即相位的移动应小于120 度；所以得到的符合要求。

在做以上仿真的时候，关键步骤在于设定VCMFB，为了得到大的增益，并且使相位裕度符合要求，一直在不停地改变VCMFB，最初只是0.93,0.94,0.95的变化，后来发现增益还是远远不能满足要求，只有精确到小数点后4为到5位才能得到大增益。

2.CMRR 的仿真分析此题可得共模抑制比定义为差分增益和共模增益的比值，它反映了一个放大器对于共模信号和共模噪声的抑制能力。

因此需要仿真共模增益和差分增益。

可以利用两个放大器，一个连成共模放大，一个连成差模放大，用图1仿真差分增益图1用图2仿真共模增益图2将两个仿真写在一个sp文件中可以得到如下结果：相角仿真因为CMRR 的相角为=Vp(V op,Von)-Vp(V o p)黄色的为Vp(Vo p)，红色的为Vp(V op,Von)，两者相减，得到CMRR 的相角的仿真图为，其中蓝线为CMRR的相角仿真图，其它两条为上面的线，将它们放在一起对比：CMRR的幅度仿真其CMRR 的幅值为=Vdb(V op,V on)-Vdb(V op)，蓝线为Vdb(V op,V on)，粉线为Vdb(V op)，两者相减得到绿线，即为CMRR的幅值特性曲线截取其在100HZ之前的增益值可得低频时增益为49.1db。

电子工程基础实验
——基本的集成运算放大器Multisim仿真
实验目的：
1.研究集成运算放大器在比例放大、相加以及积分电路中的工作原理及功能；
2.掌握集成运算放大器构成基本的模拟信号运算电路。

实验原理：
集成运算放大器是一种高性能的多级直接耦合放大电路，只要在输入、输出端之间加接不同的电路或网络，即可实现不同的功能。

1.理想运算放大器
满足下列条件的运算放大器称为理想运算放大器：开环电压增益Au、输入电阻Ri、共模抑制比均为∞；输出电阻Ro、输入电流、失调与漂温均为零等。

运算放大器工作在线性区时，输出电压接近于正、负电源电压。

2.基本运算电路
（1）比例放大器
（2）加减法器
（3）积分与微分器
实验内容：
（1）反相比例放大器
（2）同相比例放大器
（3）电压跟随器
（1）加法器
（2）减法器
（1)积分器
（2）微分器
设计实验
运用运放，设计一个电路，使其输出如下图所示的波形（y=6+4sin1000t)。