运算电路设计样本

减法运算电路设计1.减法原理减法运算的基本原理是通过将被减数与减数进行按位取反，然后加1，再进行加法运算，即可得到减法运算的结果。

这是因为减法运算可以转化为加法运算，减法可以通过加法实现。

2.减法电路设计减法电路的设计包含三个主要的步骤：将减法转化为加法、设计加法器、设计控制逻辑。

2.1将减法转化为加法将减法转化为加法是减法电路设计的第一步。

这里需要实现减数的取反和加1、取反可以通过异或门来实现，加1可以通过加法器来实现。

2.2设计加法器为了实现减法运算，我们需要设计一个能够同时处理加减法的加法器。

常用的加法器有半加器、全加器和多位加法器。

在减法电路中，我们可以使用多个全加器来实现两个二进制数的加法和减法运算。

2.3设计控制逻辑控制逻辑用于控制减法电路的操作，根据输入的操作信号，控制减数的取反和加法器的运行。

通常，控制逻辑由逻辑门和触发器组成，可以根据输入的操作码进行控制。

3.电路实现下面是一个4位减法器的例子，使用全加器进行加法和减法运算。

输入A:A3A2A1A0(被减数)输入B:B3B2B1B0(减数)输出D:D3D2D1D0(差值)首先，实现四个全加器用于处理每一位的减法运算。

全加器的输入包括两个加数和进位（来自前一位的借位），输出为和值和进位。

全加器的真值表如下：ABCi，SCo000，00001，10010，10011，01100，10101，01110，01111，11其中，A和B分别表示两个二进制数的对应位，Ci表示进位，S表示和值，Co表示进位。

根据全加器的真值表，我们可以通过组合逻辑来实现四个全加器。

每个全加器的输入包括A、B和前一位的进位（初始进位为0），输出为当前位的差值和进位。

最后，将四个全加器的输出作为减法器的输出，即得到了4位减法器的设计。

4.总结减法运算电路是数字电路中常见的逻辑电路，它可以通过将减法转化为加法，并实现加减法器和控制逻辑来实现减法运算。

在设计减法电路时，需要考虑减法转化为加法，选择适当的加法器，以及设计合适的控制逻辑。

u0
1 R1C F
u1dt
表明该电路输出电压与输入电 压的积分成正比，比例系数为 +1/R1CF。
积分运算电路
1.2 同相积分运算电路 -公式推导
根据理想运放的虚短路性质，流入反相输入端的电流为零，
因此流经电阻R1电流等于流过电容CF的电流
0 u R1
CF
d( u u0 ) dt
（1）
流入同相端的电流为零，因此流经电
u1=10Sin(30t)，电容C=0.1μF，电阻RF=100kΩ，求输出电
压u0。
式12-51
图12-18 解：由式（12-51），可得：
u0
RF C
d u1 dt
u0
RF C
du1 dt
100103
0.1106
10 30 Cos(30t)
3Cos(30t)
模拟电子技术
阻R2的电流等于流经电容C2的电流
u1 u R1
CF
d( u 0 ) dt
（2）
根据虚短路性质，同相端的电压等于反相端电压，因此
u u （3）
求解上述方程组：
u1 R1
CF
du0 dt
对t积分
u0
1 R1C F
u1dt
积分运算电路
[例12-3] 微分电路如图12-18所示，已知输入信号
积分运算电路
1.1 反相积分运算电路-公式推导
根据理想运放的虚断路性质，流入运放反相输入端的电流
为零，因此流经电阻R1的电流等于流经电容CF的电流，即
u1 u R1
CF
d (u u0 ) dt
（1）
流入同相端的电流为零，因
此
0 u 0 （2）

运算电路设计波形图绘制波形图绘制⏹比例⏹积分⏹减法⏹运算结果⏹坐标纸比例1.确认坐标轴及刻度2/I1pp I1m U U =2.绘制u I1技巧：先确定五个点位置，然后分段描绘3.绘制u I24.标注波形名称5.计算波形数据2/I1m I1U U =t(ms)(V)(V)0I1u O u 12-1-20.20.40.60.811.2I1u Ou Tf /1=积分1.确认坐标轴及刻度2/O1pp O1m U U =2.绘制u O技巧：先绘制对称轴（直流分量，图中示例u i2=0.11V ），再确定五个点位置，然后分段描绘3.绘制u O14.标注波形名称5.计算波形数据2/O1m O1U U =t(ms)(V)(V)O u 12-1-20.20.40.60.81 1.2O1u 0.22Ou O1u减法1.确认坐标轴及刻度2/O2pp O2m U U =2.绘制u O2技巧：先绘制对称轴（直流分量），再确定五个点位置，然后分段描绘3.绘制u O14.标注波形名称5.计算波形数据2/O2m O2U U =t(ms)(V)(V)O1u 12-1-20.20.40.60.81 1.2O2u 0.22O2u O1u运算结果1.确认坐标轴及刻度2/O1pp O1m U U =2.绘制u O3.绘制u O24.标注波形名称5.计算波形数据2/O1m O1U U =t(ms)(V)(V)0O u 12-1-20.20.40.60.81 1.2O2u Ou O2u坐标纸1.确认坐标轴及刻度2.绘制u I13.绘制u O t(ms)(V)(V)0O u 12-1-20.20.40.60.81 1.2O2u Ou O2u 3.绘制u O13.绘制u I23.绘制u O23.绘制u O2坐标纸1.确认坐标轴及刻度2.绘制u I13.绘制u O4.绘制u O15.绘制u I26.绘制u O2t (ms)(V)0I1u 1-10.20.40.60.81 1.2 1.4(V)0Ou 12-1-2t (ms)0.20.40.60.81 1.2 1.4(V)012-1-2t (ms)0.20.40.60.81 1.2 1.4O1u 0.22(V)012-1-2t (ms)0.20.40.60.81 1.2 1.4O2u 0t (ms)0.20.40.60.81 1.2 1.41-1I2u (V)0.11坐标纸绘制u I1t (ms)(V)0I1u 1-10.20.40.60.81 1.2 1.4坐标纸绘制u O(V)0Ou 12-1-2t (ms)0.20.40.60.81 1.2 1.4坐标纸绘制u O1(V)012-1-2t (ms)0.20.40.60.81 1.2 1.4O1u 0.22坐标纸绘制u I20t (ms)0.20.40.60.81 1.2 1.41-1I2u (V)0.11坐标纸绘制u O2(V)012-1-2t (ms)0.20.40.60.81 1.2 1.4O2u。

模拟电路课程设计报告设计课题：除法运算电路专业班级：学生：学号：指导教师：设计时间：目录第一设计任务与要求 (3)第二方案设计与论证 (3)第三单元电路设计与参数计算 (4)第四总原理图及元器件清单 (9)第五安装与调试 (11)第六性能测试与分析 (12)第七结论与心得 (14)第八参考文献 (15)题目4：除法运算电路（4）一、设计任务与要求1．设计一个二输入的除法运算电路。

2．用桥式整流电容滤波集成稳压块电路设计电路所需的正负直流电源（±12V）。

二、方案设计与论证该课程设计是做一个二输入的除法电路，而因此需要利用对数和指数运算电路实现或者用模拟乘法器在集成运放反馈通路中的应用来实现。

在产生正、负电源的实用电路中，多采用全波整流电路，最常用的是单向桥式整流电路，即将四个二极管首尾相连，引出两根线接变压器，另外两个接后面电路，并将桥式整流电路变压器副边中点接地，并将二个负载电阻相连接，且连接点接地。

电容滤波电路利用电容的充放电作用，使输出电压趋于平滑。

方案一：除法电路的输出电压正比于其两个输入电压相除所得的商，所以利用对数电路、差分比例运算电路和指数电路，可得除法运算电路的方块图：I1 u方案二：利用反函数型运算电路的基本原理，将模拟乘法器放在集成运放的反馈通路中，便可构成除法运算电路。

比较：方案一：该方案是利用对数电路、差分比例运算电路和指数电路的组合来设计的，运算放大器uA741要四个，电阻也很多，对焊接有很大的要求，要焊的器件比较多，相对来说比较复杂。

方案二：该方案是利用模拟乘法器放在集成运放的反馈通路中的应用，uA741只要一个，电阻也很少，焊接起来比较方便。

我选择方案二。

三、单元电路设计与参数计算1.对数运输电路（1）电路原理图由二极管方程知 )1e(DS D -=TU u I i 当 u D >>U T 时，TU u I i D e SD ≈2、差分比例运算电路（1）电路原理图电路只有二个输入，且参数对称，则3、指数运算电路（1）电路原理图SDD lnI i U u T ≈利用“虚地”原理，可得：RI u U I i U I i U u u T R T T S IS S D D O lnln ln -=-=-≈-= 用三极管代替二极管可获得较大的工作范围。

异或运verilog门电路设计
异或运算是一种常见的逻辑运算，它的运算规则是：当两个输入的值不同时，输出为1；当两个输入的值相同时，输出为0。

在数字电路中，异或运算可以通过使用异或门电路来实现。

异或门电路是一种基本的数字电路，它有两个输入端和一个输出端。

当两个输入端的值不同时，输出端的值为1；当两个输入端的值相同时，输出端的值为0。

异或门电路可以用逻辑符号“⊕”表示。

在Verilog中，可以使用逻辑运算符“^”来表示异或运算。

例如，下面的代码片段定义了一个异或门电路：
```
module xor_gate(input a, input b, output c);
assign c = a ^ b;
endmodule
```
在这个代码片段中，module关键字定义了一个模块，它有两个输入端a和b，一个输出端c。

assign关键字用来给输出端c赋值，它的值是输入端a和b的异或运算结果。

使用Verilog语言可以方便地设计和实现各种数字电路，包括异或门电路。

在实际应用中，异或门电路常用于数据加密、校验和计算、数据传输等领域。

例如，在计算机网络中，异或运算可以用来检测
数据传输中的错误，保证数据的可靠性和完整性。

异或运算是一种常见的逻辑运算，可以通过使用异或门电路来实现。

Verilog语言提供了方便的工具和语法来设计和实现异或门电路，使得数字电路的设计和实现变得更加简单和高效。

简单加减计算电路简单加/减运算电路1 设计主要内容及要求1.1 设计⽬的：（1）掌握1位⼗进制数加法运算电路的构成、原理与设计⽅法；（2）熟悉QuartusII的仿真⽅法。

1.2 基本要求:（1）实现⼆进制数的加/减法；（2）设计加数寄存器A和被加数寄存器B单元；（3）实现4bit⼆进制码加法的BCD调整；（4）根据输⼊的4bitBCD编码⾃动判断是加数还是被加数。

1.3 发挥部分:（1）拓展2位⼗进制数（2）MC存储运算中间值；（3）结果存储队列；（4）其他。

2 设计过程及论⽂的基本要求2.1 设计过程的基本要求（1）基本部分必须完成，发挥部分可任选2个⽅向：（2）符合设计要求的报告⼀份，其中包括逻辑电路图、实际接线图各⼀份；（3）设计过程的资料、草稿要求保留并随设计报告⼀起上交；报告的电⼦档需全班统⼀存盘上交。

2.2 课程设计论⽂的基本要求（1）参照毕业设计论⽂规范打印，⽂字中的⼩图需打印。

项⽬齐全、不许涂改，不少于3000字。

图纸为A3，附录中的⼤图可以⼿绘，所有插图不允许复印。

（2）装订顺序：封⾯、任务书、成绩评审意见表、中⽂摘要、关键词、⽬录、正⽂（设计题⽬、设计任务、设计思路、设计框图、各部分电路及参数计算（重要）、⼯作过程分析、元器件清单、主要器件介绍）、⼩结、参考⽂献、附录（逻辑电路图与实际接线图）。

摘要当今的社会是信息化的社会，也是数字化的社会，各种数字化的电器与设备越来越普及，⼈们的⼤部分⽣活都依赖于这些数字化的设备。

⽽随着科技的发达，这些数字设备的功能越来越强⼤，程序越来越复杂。

但是我们都知道各种复杂的运算都是从简单的加减运算衍⽣出来的。

经过半学期的数字电⼦技术基础的学习，我们对数字电⼦技术的理论知识有了⼀定的了解。

在这个时刻，将理论结合实际的欲望，便显得更加迫切，⽽此时的课设安排正好可以帮助我们将理论结合实际，将梦想变成现实。

本次的简单运算电路是基于QuartusⅡ仿真软件⽽设计的，⽽每⼀个仿真软件都有它⾃⼰的特⾊与优缺点。

运算电路系统设计方案运算电路系统设计方案运算电路是现代电子技术中常见的一种电路，用于进行数值运算和信号处理。

它由多个功能模块组成，如比较器、加法器、乘法器等，通过这些模块的相互组合和连接，实现各种复杂的数学运算。

本文将介绍一个基于运算电路的系统设计方案。

1.系统功能需求：本系统设计的主要功能是实现两个输入信号的加法运算，并输出运算结果。

输入信号的幅度范围在-10V到10V之间，输出信号的幅度范围也在-10V到10V之间。

此外，系统还要求具有较好的运算精度和快速的响应速度。

2.系统硬件设计：该系统的主要硬件设计包括信号放大器、运算电路和输出放大器。

信号放大器的作用是将输入信号的幅度放大到运算电路的工作范围内，同时保证信号的稳定和准确。

通过运算电路实现两个输入信号的加法运算，并将运算结果输出到输出放大器。

运算电路的设计需要选择合适的运算器件，如比较器、加法器、乘法器等，并根据实际需要进行电路的连接和调试。

其中，加法器模块是本系统的核心模块，它通过将两个输入信号相加，得到输出信号。

乘法器模块可以用于系统的扩展，在需要进行乘法运算时使用。

输出放大器的作用是将运算结果放大到输出信号的幅度范围内，并保持信号的质量和稳定性。

同时，输出放大器还要具有较低的失真和噪声，以保证输出信号的准确性和清晰度。

3.系统软件设计：除了硬件设计外，本系统还需要进行一定的软件设计。

主要包括输入输出接口的设计、信号处理算法的实现和系统控制模块的开发。

输入输出接口的设计需要实现与硬件之间的数据交互，将输入信号传输到运算电路中，将输出信号传输到输出放大器和外部设备。

可以使用数字信号处理芯片或单片机来实现这一功能。

信号处理算法的实现是本系统的关键，它需要根据输入信号的特点和系统的需求，选择合适的算法并进行编程实现。

常见的信号处理算法包括傅里叶变换、滤波器设计和数据拟合等。

系统控制模块的开发是对系统整体进行控制和管理的一种方式。

通过该模块，可以实现对输入信号的选择、运算方式的调整和输出信号的控制。

乘法运算电路设计通常涉及到模拟或数字电路设计。

这里提供一种基于数字电路设计的简单示例，说明如何设计一个二进制乘法器。

一、二进制乘法器设计
1. 设计原理：
假设有两个两位的二进制数A1 A0和B1 B0，它们相乘的结果是Y3 Y2 Y1 Y0。

这个设计基于基本的二进制乘法原理。

2. 逻辑电路图：
根据乘法的定义，可以归纳出输出4位二进制数与输入的两位二进制数之间的逻辑关系，并据此设计逻辑电路图。

3. 仿真波形图：
通过仿真测试，验证设计的正确性。

二、硬件乘法器电路设计
1. 设计思路：
利用硬件箱自带的16进制码发生器，通过对应的键控制输出4位2进制构成的1位16进制码，数的范围是0000~1111，即
0H~FH。

每按键一次，输出递增1，输出进入目标芯片的4位2进制数将显示在该键对应的数码管。

2. 乘数和被乘数的输入模块：
将16进制码的A~F码设计成输出为null，减少无用码的输入。

3. 程序设计：
利用移位相加的方法简化程序。

以上是一个简单的乘法运算电路设计的概述，具体的电路设计还需要根据实际需求和条件进行优化和调整。

集成运算放大器的基本运算电路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。

当外部接入不同的线性或非线性元器件组成负反馈电路时，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。

基本运算电路（1)反相比例运算电路电路如图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uO＝-ui图1 反相比例运算电路为了减小输入偏置电流引起的运算误差，在同相输入端应接入平衡电阻R2=R1||RF。

(2)同相比例运算电路图2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)ui当R1→∞时，uO=ui，即得到如图3所示的电压跟随器。

图中R2=RF，用以减小漂移和起保护作用。

一般RF取10KΩ，RF太小起不到保护作用，太大则影响跟随性。

图2 同相比例运算电路图3 电压跟随器(3)反相加法电路电路如图4所示。

图4 反相加法运算电路输出电压与输入电压之间的关系为uO=()R3=R1||R2||RF (4) 减法运算电路对于图5所示的减法运算电路，当R1=R2，R3=RF时，有如下关系式uO=(ui2-ui1)图5 减法运算电路(5)积分运算电路反相积分电路如图6所示。

在理想化条件下，输出电压uo等于uo(t)= —式中“—”号表示输出信号与输入信号反相。

uc(o)是t=0时刻电容C两端的电压值，即初始值。

图6 积分运算电路如果ui(t)是幅值为E的阶跃电压，并设uc(o)=0，则—即输出电压uo(t)随时间增长而线性下降。

显然时间常数R1C的数值大，达到给定的uo值所需的时间就长。

积分输出电压所能达到的最大值受集成运放最大输出范围的限制。

在进行积分运算之前，首先应对运放调零。

为了便于调节，将图中K1闭合，通过电阻R2的负反馈作用帮助实现调零。

但在完成调零后，应将K1打开，以免因R2的接入造成积分误差。

K2的设置一方面为积分电容放电提供通路，同时可实现积分电容初始电压uc(o)=0。

电容等。
电路分析方法
01
02
03
04
直流分析
通过分析电路的节点电压和电 流，确定电路的静态工作点。
交流分析
通过分析电路的频率响应和传 递函数，确定电路的性能指标
。
瞬态分析
通过分析电路在不同时间点的 状态，了解电路的工作过程。
噪声分析
通过分析电路的噪声源和噪声 传递路径，降低电路的噪声干
扰。
电路设计流程
需求分析
明确电路的功能需求和技术指标 。
原理图设计
根据需求分析，设计电路原理图 。
元件选择
根据电路原理图，选择合适的元 件型号和参数。
制作与调试
根据板图制作电路板，并进行调 试和优化。
板图设计
根据仿真测试结果，设计电路板 图。
仿真测试
利用仿真软件对电路进行功能和 性能测试。
03
基本模拟运算电路设计
总结词
噪声和干扰是模拟运算电路设计中常见的问题，需要进 行有效的噪声抑制和干扰处理，以保证电路的稳定性和 可靠性。
详细描述
噪声抑制可以通过在电路中加入滤波器、电容、电感等 元件来实现，以减小噪声对电路的影响。干扰处理可以 采用接地、屏蔽、隔离等措施，减小外界对电路的干扰 。同时，还需要注意减小电路自身产生的干扰，如减小 信号幅度、合理安排信号线等。
对数斜率、线性区范围、精度等。
指数运算电路设计
指数运算类型
基于二极管的指数运算和基于晶体管的指数运算。
设计步骤
确定指数运算的输入和输出范围，选择合适的元 件参数，进行电路设计和仿真验证。
关键参数
指数斜率、线性区范围、精度等。
乘法器设计
乘法器类型
模拟乘法器和数字模拟乘法器。

熟悉运放三种输入方式的基本运算电路及其设计方法ﻫ2、了解其主要特点,掌握运用虚短、虚断的概念分析各种运算电路的输出与输入的函数关系。

3、了解积分、微分电路的工作原理和输出与输入的函数关系.ﻫﻫ学习重点:应用虚短和虚断的概念分析运算电路。

ﻫﻫ学习难点：实际运算放大器的误差分析ﻫﻫ集成运放的线性工作区域前面讲到差放时,曾得出其传输特性如图,而集成运放的输入级为差放,因此其传输特性类似于差放.ﻫ当集成运放工作在线性区时,作为一个线性放大元件ﻫﻫ v o=A vo v id=Ａvｏ(v+－v-)ﻫﻫ通常A vo很大，为使其工作在线性区,大都引入深度的负反馈以减小运放的净输入,保证vｏ不超出线性范围。

ﻫ对于工作在线性区的理想运放有如下特点:ﻫ∵理想运放Ａvo=∞,则 v＋－v—=v o/ Aｖｏ＝0 ｖ+＝ｖ—ﻫ∵理想运放R i=∞ ｉ+＝i—=０ﻫﻫ这恰好就是深度负反馈下的虚短概念。

ﻫﻫ已知运放Ｆ０0７工作在线性区,其A vo=10０ｄB=１05 ,若v o=1０V，R i＝２MΩ。

则v+—v—=?,i＋=？,i-=?ﻫﻫ可以看出,运放的差动输入电压、电流都很小，与电路中其它电量相比可忽略不计。

这说明在工程应用上,把实际运放当成理想运放来分析是合理的 .返回第二节基本运算电路比例运算电路是一种最基本、最简单的运算电路,如图8。

1所示.后面几种运算电路都可在比例电路的基础上发展起来演变得到。

v o∝v i：v o=ｋ v i（比例系数k即反馈电路增益 A vF,vｏ=A vF v i)输入信号的接法有三种:ﻫﻫ反相输入（电压并联负反馈）见图８.2ﻫﻫ同相输入（电压串联负反馈）见图8.3ﻫ差动输入（前两种方式的组合)ﻫ讨论:ﻫ１）各种比例电路的共同之处是：无一例外地引入了电压负反馈。

2）分析时都可利用"虚短”和”虚断”的结论： iＩ=０、vＮ=ｖｐ .见图8．４ﻫ３）A vＦ的正负号决定于输入v i接至何处：ﻫ接反相端：A vF<0ﻫ接同相端:A vＦ>０，见图8。

积分微分比例运算电路设计
积分微分比例运算电路设计通常使用运算放大器（Operational Amplifier，简称Op-Amp）来实现。

以下是一种常见的积分微
分比例运算电路设计示例，可以根据具体需求进行调整和优化。

1. 积分电路设计：
- 将一个电容与反馈电阻串联连接到Op-Amp的负反馈端，
将输入信号直接连接到Op-Amp的非反馈端。

- 反馈电阻对应的输入端电压通过电流积分到电容上，实现
了输入信号的积分。

2. 微分电路设计：
- 将输入信号通过一个电阻与电容并联连接到Op-Amp的非
反馈端，反馈电阻直接连接到Op-Amp的输出端。

- 输入信号通过电阻产生的电压与电容电压的微分得到输出
信号，实现了输入信号的微分。

3. 比例电路设计：
- 将输入信号通过一个电阻与电容并联连接到Op-Amp的非
反馈端，反馈电阻也直接连接到Op-Amp的非反馈端，形成
电压分压。

- Op-Amp的输出端与反馈电阻连接形成负反馈，通过调整
反馈电阻的比例关系，可以实现输入信号与输出信号的比例关系。

在实际电路设计中，需要根据具体的需求和信号特点来选择合适的电容、电阻和Op-Amp参数。

同时，还需要考虑电源电
压、输入输出电压范围等因素。

最后，在设计过程中需要进行仿真和实验验证，以确保电路的功能和性能满足要求。

运算电路设计 预习资料：一. 实验内容概述本实验需要利用实验室提供的元器件在实验箱上搭建并调试一个运算电路,其电路功能为先将一正弦信号比例放大,再经过积分变为余弦信号,再通过减法运算消除信号中的直流分量; 二. 调试步骤电路调试时通常做法是：先将整个电路图按功能划分为若干模块,本次电路应该会分为比例运算电路、积分运算电路、减法运算电路三个模块；然后分别将各模块内部电路连好,并按照信号流向逐级调试即从最初信号开始,每次多加一个模块,直至最后整机电路调试成功,本次实验根据题目要求依次调试比例运算电路、积分运算电路、减法运算电路既可;1. 按照设计好的电路图在实验箱上实现比例运算电路连线,详见下面各步： 1选取电阻R1,并将其一端连接至运放反相输入端,如下图所示2将电阻R1另一端连线至电源接地端,如下图所示Ou 8-+AIu 1R 2R FR +12V -12V23467Ou 8-+AIu 1R 2R FR +12V -12V234673选取电阻Rf,并将其一端连接至运放反相输入端,如下边左图所示4将电阻Rf 另一端连线至运放输出端,如上边右图所示5选取电阻R2,并将其一端连接至运放同相输入端,如下图所示6将信号发生器信号端连线至电阻R2另一端,并且将信号发生器接地端连线至电源接地端；如下图所示Ou 8-+AIu 1R 2R FR +12V -12V23467Ou 8-+AIu 1R 2R FR +12V -12V23467Ou 8-+AIu 1R 2R FR +12V -12V234677将电源+12V 连接至运放“7”脚,电源-12V 连接至运放“4”脚,如下图所示2. 将示波器两个通道探头分别连接至Ui1、Uo,如下图所示Ou 8-+AIu 1R 2R FR +12V -12V23467信号发生器Ou 8-+AIu 1R 2R FR +12V -12V23467示波器探头打开实验箱、信号发生器、示波器电源开关,并且设置示波器旋钮按键开关直至波形显示合适详见后面“示波器使用注意事项”,用拍摄波形照片,并且记录此时垂直与水平方向量程,如下图所示垂直： V/格,水平： ms/格3.按照设计好的电路图在实验箱上实现积分运算电路连线,将示波器两个通道探头分别连接至Uo、Uo1,使波形在示波器屏幕上显示合适,拍摄波形照片,记录量程；4.按照设计好的电路图在实验箱上实现积分运算电路连线,将示波器两个通道探头分别连接至Uo、Uo2,使波形在示波器屏幕上显示合适,调节电位器RP,使得两个波形对称与同一个横轴,拍摄波形照片,记录量程,并用万用表测量电位器RP可调端电位,并记录为Ui2；5.将示波器两个通道探头分别连接至Uo1、Uo2,不要对示波器做任何调节,拍摄波形照片,记录量程；6.确认表1中左边波形照片全部拍摄完成,不要拆线,在预约表登记组号,等待老师检查电路及波形照片；7.老师检查完毕后,将信号发生器信号波形变为方波,在电路中任何连线不变的条件下,用示波器观察表2中左边所有波形,并拍照,记录量程；8.确认表2中左边波形照片全部拍摄完成,拆除电路,整理导线,如下图所示：5根6根6根6根6根再将电阻及电容位置恢复至实验前状态3行6列,不能有并联,如下图所示9. 请老师检查合格后,可以离开实验室,尽快完成表1与表2的波形绘制及数据计算并交给学习委员,学习委员两天内将表格送至实验室,老师会在波形绘制及数据正确的情况下给波形数据签名; 三. 实验相关原理1.来实验室之前进行电路设计时,请思考以下问题：1如果电路功能实现,表1中波形应该是什么样请在草稿纸上试画2调节RP 时,哪一级输出波形会变化怎样变化调到什么程度,RP 就调节合适了 2.电阻识别(1) 电阻的测量：找到色环电阻本次实验所有电阻都有五个色环,先确认万用表红色表笔在“V Ω”接口,黑表笔在“COM ”接口,再将万用表档位选择至“Ω”,然后万用表两个表笔分别搭至电阻两端,更换量程并找到最合适量程测出电阻值;(2) 电阻色环：首先从两端找到一个距离其它四个色环相对较远的色环,此色环代表电阻的精度如果两边的距离都差不多,请牢记本次所见电阻精度都是棕色,如右图所示,电阻读数时就不必读这个色环;(3) 电阻的读数：先牢记口诀“黑棕红橙黄绿蓝紫灰白”对应数字“0-9”,然后将精度色环所在一边朝右,其它四个色环从左往右前三个颜色对应一个三位数,然后用这个三位数乘以10的第四位颜色对应数字次方,即为电阻值读数;例如：电阻色环从左往右颜色为“棕黑黑棕”,就是100101Ω =1k Ω; 3.电容识别(1) 找到陶瓷电容如右图所示,仔细查看型号三位数字,由型号所示的三位数即可算出陶瓷电容容量；方法是,用这个三位数的前两位数乘以10的第三位数字次方,带单位是pF;例如“103”,就是10103p F =µF; 四.实验注意事项1. 示波器使用注意事项：（1） 本次实验需要同时显示两个通道波形,所以通道位置开关选“DUAL ”,而且CH2通道2中按键“INV ”确保弹起状态；（2） 两个通道耦合方式选择开关必须选择DC 直接耦合；（3） 本次实验所有波形都需要读数,所以垂直、水平方向所有微调旋钮都要锁定“LOCK ”顺时针旋转到底；（4） 拍摄波形照片时,必须满足下列所有条件：①两个通道电压量程必须相同； ②两个通道0基准线必须重合； ③正弦波起点位置定位必须准确2. 组装电路注意事项：- 精度（1）严禁电源短路及芯片±12V供电导线反接；（2）实验过程中,严禁带电操作,凡是换线、接线、改线等操作均须断电；（3）选择合适长度的导线接线,禁止补线;3.实验结束绘制波形注意事项：（1）在波形图上必须标注波形名称,以便区分；（2）若波形有直流分量,必须在图上标注大小；（3）描绘波形尽量精确,尤其是两个波形的相对位置、比例、大小等；（4）两个表格右边波形整理时,请一定先看清楚纵轴符号,以免画错;特别提示：请每位同学格外重视设计性实验并抓紧时间准备,在来实验室之前完成要求的设计性实验报告前半部分和数据表格；完成实验后努力写好实验报告提高实验成绩,并且依据文件“运算电路设计实验报告评分标准,doc”来补充完善实验报告;实验结束一周内,学习委员将实验报告送至实验室;。

电路中的逻辑门基本的逻辑运算与逻辑电路设计逻辑门是电子电路中的基本组成元件，负责进行逻辑运算。

通过逻辑门的组合，可以实现复杂的逻辑功能，从而实现数字电路中的各种计算和控制。

一、逻辑门的基本运算逻辑门主要有与门、或门、非门、异或门等几种基本类型。

下面分别介绍各种逻辑门的基本运算原理及其电路图。

1. 与门与门是最简单的逻辑门之一。

它的逻辑运算规则是：当所有输入端都为高电平时，输出端才会产生高电平；只要有一个输入端为低电平，输出端就为低电平。

与门的电路图如下所示：```输入A 输入B 输出─────▷││ ├────▷│─────▷│```2. 或门个输入端为高电平，输出端就为高电平；只有所有输入端都为低电平时，输出端才会为低电平。

或门的电路图如下所示：```输入A 输入B 输出─────▷│ ├────▷─────▷```3. 非门非门是逻辑运算最简单的一种。

它只有一个输入端和一个输出端，当输入端为高电平时，输出端为低电平；当输入端为低电平时，输出端为高电平。

非门的电路图如下所示：```输入输出─────▷│```4. 异或门端的电平相同时，输出端为低电平；当输入端的电平不同时，输出端为高电平。

异或门的电路图如下所示：```输入A 输入B 输出─────▷│└────│```二、逻辑电路设计通过将不同类型的逻辑门组合，可以实现复杂的逻辑运算和控制。

下面以一个简单的逻辑电路设计为例进行说明。

假设我们需要设计一个简单的两输入四输出选择器。

根据需求，只有某个特定的输入端的输出端才能为高电平，其他输出端为低电平。

我们可以通过逻辑门的组合来实现这个功能。

首先，我们可以使用或门，将输入信号与某个输出端相连，使得当输入信号为高电平时，对应的输出端为高电平；而其他输出端则需要与非门相连，当输入信号为低电平时，这些输出端才会为高电平。

具体的电路设计如下所示：```输入A 输入B 输出1 输出2 输出3 输出4─────────────│╶─▷│─────────────│ ├────▷╶─▷│ ─────►│─────────────│ ├────▷╭─────────┴──────►│─────────────│```通过以上的逻辑电路设计，我们可以实现输入信号选择某个输出端的功能。

16位补码加减运算电路设计
在计算机的运算过程中，加法和减法是最为基本和常见的运算方式，因此设计一种能够进行16位补码加减运算的电路是非常有意义的。

16位补码加减运算电路的设计需要考虑以下几点：
1. 确定电路的输入和输出：电路的输入应包括两个16位补码数，分别表示要进行加减运算的两个数；电路的输出则应为一个16位补码数，表示运算结果。

2. 确定补码加减运算的实现方式：补码加减运算可以通过分别
实现补码的加法和减法来实现。

而且，补码的减法可以通过将减数取
反并加1转换成加法来实现。

3. 设计补码加法电路：补码加法的实现可以通过将加数、被加
数和进位的状态作为输入，然后按位计算加法，得出每一位的相加和
以及进位，最后得出完整的加法结果。

4. 设计补码减法电路：补码减法的实现可以通过将减数以补码
形式表示，并将其取反再加1，得到负数表示，然后再使用补码加法器来实现减法。

5. 设计补码加减运算控制电路：需要设计控制电路来判断在进
行补码加减运算时应该使用补码加法器还是补码减法器。

在实际设计过程中，还需要考虑一些其他方面的问题，例如电路
的稳定性、功耗和面积等问题。

通过认真的设计和测试，最终可以得
到一种高效、稳定的16位补码加减运算电路。

这种电路对计算机系统的运算速度和效率起着至关重要的作用，因此它的设计和优化具有非常重要的意义。

实验报告专业：______姓名：______学号：______日期：______桌号：_____________课程名称：模拟电子技术基础实验指导老师：成绩：________________ 实验名称：基本运算电路设计一、实验目的1. 掌握集成运放组成的比例、加法和积分等基本运算电路的设计。

2. 掌握基本运算电路的调试方法。

3. 学习集成运算放大器的实际应用。

二、实验器材1. 示波器、信号发生器、晶体管毫伏表。

2. 运算电路实验电路板。

3. μA741、电阻电容等元件。

三、实验内容1. 实现反相加法运算电路2. 实现反相减法运算电路3. 用积分电路将方波转换为三角波4. 同相比例运算电路的电压传输特性（选做）5. 查看积分电路的输出轨迹（选做）四、实验电路与原理1. 实现反相加法运算电路实验电路（仿真电路图）：仿真结果： 输入波形：Time0s1ms2ms3ms4ms5ms6ms7ms8ms9ms10msV(Vs1:+)-200mV-100mV0V100mV200mVTime0s1ms2ms3ms4ms5ms6ms7ms8ms9ms10msV(Vs2:+)0V 100mV200mV300mV400mV500mV输出波形：Time0s1ms2ms3ms4ms5ms6ms7ms8ms9ms10msV(out)-8.0V-6.0V-4.0V-2.0V0V2.0V2. 实现反相减法运算电路实验电路（仿真电路图）：仿真结果： 输入波形：2.0mV1.0mV0V-1.0mV-2.0mV0s1ms2ms3ms4ms5ms6ms7ms8ms9ms10ms V(Vs1:+)Time5.0mV0V-5.0mV0s1ms2ms3ms4ms5ms6ms7ms8ms9ms10ms V(Vs2:+)Time输出波形：Time0s1ms2ms3ms4ms5ms6ms7ms8ms9ms10msV(out)-40mV-20mV0V20mV3. 用积分电路将方波转换为三角波实验电路（仿真电路图）：仿真结果： Tp=0.1ms<<τ： 输入波形：50mV0V-50mV-100mV0s1ms2ms3ms4ms5ms6ms7ms8ms9ms10ms V(Vs:+)Time输出波形：1.2V0.8V0.4V0V-0.4V0s1ms2ms3ms4ms5ms6ms7ms8ms9ms10ms V(out)TimeTp=1ms=τ：输入波形：100mV50mV0V-50mV-100mV0s10ms20ms30ms40ms50ms60ms70ms80ms90ms100ms V(Vs:+)Time输出波形：0.5V0V-0.5V0s10ms20ms30ms40ms50ms60ms70ms80ms90ms100ms V(out)TimeTp=10ms>>τ：输入波形：100mV50mV0V-50mV-100mV0s0.1s0.2s0.3s0.4s0.5s0.6s0.7s0.8s0.9s 1.0s V(Vs:+)Time输出波形：2.0V1.0V0V-1.0V-2.0V0s0.1s0.2s0.3s0.4s0.5s0.6s0.7s0.8s0.9s 1.0s V(out)Time五、实验步骤和实验结果1. 实现反相加法运算电路实验步骤：1) 按设计的运算电路进行连接。

目录1技术指标 (1)2设计方案及比较 (1)2.1方案一 (1)2.2方案二 (2)2.3方案三 (3)2.4方案比较 (4)3实现方案 (5)4调试过程及结论 (6)5心得体会 (6)6参考文献 (7)同向运算放大电路的设计1 技术指标设计一种模拟信号的运算电路，其中包括加法、减法和反相比例等电路的运用，要求能够实现特定函数（v o=5v i1+v i2-0.5v i3）的三路可调输入模拟信号的运算，测试并记录下各节点的波形图。

2 设计方案及比较2.1 方案一方案一的原理图如图1所示，该方案采用差动输入方式，也是由一个LF353的运算放大器构成的两级输入结构， v i1，v i2，v i3均在第一级输入，第二级为一反向比例运算器；其中v1和v2从反向输入端输入，v3从同向输入端输入，得v o1=-(5v i1+v i2)+v i3，再经过U1:A后得v o=-v o1=5v i1+v i2-0.5v i3其中各电阻值确定如下：v o1=R5R1∙v i3-R5R3∙v i2-R5R4∙v i1(1)∴ R1=2R5R3=R5图1 方案一的原理图R4=15R5为抑制共模信号，从而提高共模抑制比，以保证电路精确度，故R1∥R2=R3∥R4∥R5(2)由R5=5kΩ可求出R1=10kΩR2=770ΩR3=5kΩR4=1kΩ对于U1:A，该运放电路仅起到反向作用，故R6=R8=1kΩR7为平衡电阻，有R7=R6∥R8=500Ω2.2 方案二图2方案二的原理图方案二的原理图如图2所示，该方案由一个LF353运算放大器构成。

其中U1:B是一个反相比例运算器，U1:A是一个加法器，将v o3，v i1，v i2做加法运算。

对U1:B，有v o3=R8R7=−0.5v i3(3) ∴R8=1kΩR7=2kΩ又由于R6是平衡电阻，故R6=R7∥R8(4) 故R6=670Ω对U1:A，v o=R5R3∙v o3+R5R1∙v i1+R5R2∙v i2(5)又有R5=5kΩ故有R3=R2=5kΩR1=1kΩ已知R3∥R1∥R2=R4∥R5(6) 故R4=833Ω2.3 方案三方案三的原理图如图3所示。