认识加法器减法器和放大器

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。

运算放大器的参数指标1. 开环电压增益Avd开环电压增益（差模增益）为运算放大器处于开环状态下，对小于200Hz的交流输入信号的放大倍数，即输出电压与输入差模电压之比。

它一般为104~106，因此它在电路分析时可以认为无穷大。

2. 闭环增益AF闭环增益是运算放大器闭环应用时的电压放大倍数，其大小与放大电路的形式有关，与放大器本身的参数几乎无关，只取决于输入电组和反馈电阻值的大小。

反相比例放大器，其增益为AF=－3. 共模增益Avc和共模抑制比当两个输入端同时加上频率小于200Hz的电压信号Vic时，在理想情况下，其输出电压应为零。

但由于实际上内部电路失配而输出电压不为零。

此时输出电压和输入电压之比成为共模增益Avc。

共模抑制比Kcmr=，通常以对数关系表示：Kcmr=20log共模抑制比一般在80~120Db范围内，它是衡量放大器对共模信号抑制能力高低的重要指标。

这不仅是因为许多应用电路中要求抑制输入信号中夹带的共模干扰，而且因为信号从同相端输入时，其两个输入端将出现较大的共模信号而产生较大的运算误差。

4. 输入失调电压在常温（25℃）下当输入电压为零时，其输出电压不为零。

此时将其折算到输入端的电压称为输入失调电压。

它一般为±（0.2~15）mV。

这就是说，要使放大器输出电压为零，就必须在输入端加上能抵消Vio的差值输入电压。

5. 输入偏置电流在常温（25℃）下输入信号为零（两个输入端均接地）时，两个输入端的基极偏置电流的平均值称为输入偏置电流，即IIB=( IIB -＋ IIB+)它一般在10nA~1uA的范围内，随温度的升高而下降，是反映放大器动态输入电阻大小的重要参数。

6. 输入失调电流IIO输入失调电流可表示为IIO=︱IIB -－IIB+∣在双极晶体管输入级运算放大器中，IIO约为（0.2~0.1）IIB -或（0.2~0.1）IIB+。

当IIO流过信号源内阻时，产生输入失调电压。

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。

加法器（减法器）运算放大电路图三中，由虚短知：V-=V+=0……a由虚断及基尔霍夫定律知，通过R2与R1的电流之和等于通过R3的电流，故(V1–V-)/R1+(V2–V-)/R2=(Vout–V-)/R3……b代入a式，b式变为V1/R1+V2/R2=Vout/R3如果取R1=R2=R3，则上式变为Vout=V1+V2，这就是传说中的加法器了。

====请看图四。

因为虚断，运放同向端没有电流流过，则流过R1和R2的电流相等，同理流过R4和R3的电流也相等。

故(V1–V+)/R1=(V+-V2)/R2……a(Vout–V-)/R3=V-/R4……b由虚短知：V+=V-……c如果R1=R2，R3=R4，则由以上式子可以推导出V+=(V1+V2)/2V-=Vout/2故Vout=V1+V2也是一个加法器，呵呵！===图五由虚断知，通过R1的电流等于通过R2的电流，同理通过R4的电流等于R3的电流，故有(V2–V+)/R1=V+/R2……a(V1–V-)/R4=(V--Vout)/R3……b如果R1=R2，则V+=V2/2……c如果R3=R4，则V-=(Vout+V1)/2……d由虚短知V+=V-……e所以Vout=V2-V1这就是传说中的减法器了图13－32是运算放大器组成的加法器。

两个输入信号U1、U2加到反相输入端，加法放大器将交流信号或直流信号相加，输出信号是两个输入信号的反相和。

在图13－32中，假设所有电阻都是10kΩ，U1是1V，U2是3V。

输出是：输出电压是负的，因为是在反相端求和。

改变图13－32电路，以改变输入信号的比例。

例如，能够把R1变到2kΩ，输出电压是：图13－32能够扩展成多个输入端求和。

通过选择输入电阻和反馈电阻的阻值，可以改变某些或所有的输入信号在输出信号中的比例。

加法运算放大器也叫做混合器。

一个音频混合器能够在录音期间，把四个麦克风的输出信号相加。

反相混合器的一个优点是输入信号之间相互不影响。

ACL-D运算放大器是一种常用的电子元件，其基本运算电路包括加法器、减法器、乘法器和除法器。

本文将分别介绍这四种基本运算电路的工作原理和应用。

1、加法器加法器是ACL-D运算放大器的基本运算电路之一，其主要功能是将两个输入信号相加并输出它们的和。

加法器的图形符号如下所示：[图示1]加法器的工作原理是利用ACL-D运算放大器的放大倍数和输入信号的权重系数来实现输入信号的相加。

其电路图如下所示：[电路图示例]2、减法器减法器是ACL-D运算放大器的另一种基本运算电路，其主要功能是将两个输入信号相减并输出它们的差。

减法器的图形符号如下所示：[图示2]减法器的工作原理是利用ACL-D运算放大器的放大倍数和输入信号的权重系数来实现输入信号的相减。

其电路图如下所示：[电路图示例]3、乘法器乘法器是ACL-D运算放大器的另一种基本运算电路，其主要功能是将两个输入信号相乘并输出它们的乘积。

乘法器的图形符号如下所示：[图示3]乘法器的工作原理是利用ACL-D运算放大器的放大倍数和输入信号的权重系数来实现输入信号的相乘。

其电路图如下所示：[电路图示例]4、除法器除法器是ACL-D运算放大器的最后一种基本运算电路，其主要功能是将两个输入信号相除并输出它们的商。

除法器的图形符号如下所示：[图示4]除法器的工作原理是利用ACL-D运算放大器的放大倍数和输入信号的权重系数来实现输入信号的相除。

其电路图如下所示：[电路图示例]ACL-D运算放大器的基本运算电路包括加法器、减法器、乘法器和除法器。

这些基本运算电路在电子电路中有着广泛的应用，如信号处理、控制系统等领域。

随着科技的发展，ACL-D运算放大器的应用范围将会更加广泛，为人类社会提供更多便利和可能性。

ACL-D运算放大器作为一种广泛应用的电子元件，其基本运算电路包括加法器、减法器、乘法器和除法器。

这些基本运算电路在电子电路中有着广泛的应用，如信号处理、控制系统等领域。

1. 加法器的应用加法器作为ACL-D运算放大器的基本运算电路之一，在实际应用中有着重要的作用。

加法器减法器电路结构
加法器和减法器是数字电路中常见的两种基本算术运算器件，
用于执行加法和减法运算。

下面我将分别从加法器和减法器的电路
结构进行解释。

加法器的电路结构：
加法器是用来执行数字加法运算的电路。

最简单的加法器是半
加器，它可以对两个输入位进行相加并产生一个和位和一个进位位。

半加器的电路结构包括两个输入端（用来输入待相加的两个数字）、两个输出端（和位和进位位）以及逻辑门（一般是异或门和与门）
组成。

当需要对多位数进行加法运算时，可以使用全加器。

全加器
能够处理三个输入位（两个加数位和一个进位位）并产生一个和位
和一个进位位。

多个全加器可以通过级联的方式构成多位数加法器。

减法器的电路结构：
减法器是用来执行数字减法运算的电路。

最简单的减法器是通
过使用加法器和取反器（或者补码器）来实现的。

当需要对两个数
字进行减法运算时，可以将减法转化为加法，即将被减数与减数的
补码相加。

这样就可以利用加法器的电路结构来实现减法运算。

另外，也可以使用专门设计的减法器电路来执行减法运算，这种减法器包括多个输入端和输出端，并且内部结构复杂一些，可以直接对两个数字进行减法运算。

总结：
加法器和减法器是数字电路中常见的基本算术运算器件，它们的电路结构可以根据具体的需求和设计来进行不同的实现。

从最简单的半加器和全加器到复杂的多位数加法器和减法器，它们都在数字系统中扮演着重要的角色。

设计和实现高效的加法器和减法器电路对于数字系统的性能和功能至关重要。

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”，希望各位从事电路板维修的同行，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！偶曾经面试过至少100个以上的大专以上学历的电子专业应聘者，结果能将我给出的运算放大器电路分析得一点不错的没有超过10个人！其它专业毕业的更是可想而知了。

今天，芯片级维修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。

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)。