模拟电子技术微分与积分运算电路-教学文稿
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模拟电路课程设计报告题目:积分、微分、比例运算电路一、设计任务与要求①设计一个可以同时实现积分、微分和比例功能的运算电路。
②用开关控制也可单独实现积分、微分或比例功能③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),为运算电路提供偏置电源。
此电路设计要求同时实现比例、积分、微分运算等功能。
即在一个电路中利用开关或其它方法实现这三个功能。
方案一:用三个Ua741分别实现积分、微分和比例功能,在另外加一个Ua741构成比例求和运算电路,由于要单独实现这三个功能,因此在积分、微分和比例运算电路中再加入三个开关控制三个电路的导通与截止,从而达到实验要求。
缺点:开关线路太多,易产生接触电阻,增大误差。
此运算电路结构复杂,所需元器件多,制作难度大,成本较高。
并且由于用同一个信号源且所用频率不一样,因此难以调节。
流程图如下:图1方案二:用一个Ua741和四个开关一起实现积分、微分和比例功能,并且能够单独实现积分、微分或比例功能。
优点:电路简单,所需成本较低。
电路图如下:积分运算电路 微分运算电路 比例运算电路 比例求和运算电路图2三、单元电路设计与参数计算1、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 )。
其流程图为:图3直流电源电路图如下:电源变压器整流电路滤波电路稳压电路V1220 Vrms 50 Hz0¡ã U11_AMP T17.321D21N4007D31N4007D41N4007C13.3mF C23.3mF C3220nFC4220nF C5470nFC6470nF C7220uFC8220uFU2LM7812CTLINE VREGCOMMONVOLTAGEU3LM7912CTLINEVREGCOMMON VOLTAGE D51N4007D61N4007LED2LED1R11k¦¸R21k¦¸2345D11N40071516671417图4原理分析: (1)电源变压器:由于要产生±12V 的电压,所以在选择变压器时变压后副边电压应大于24V,由现有的器材可选变压后副边电压为30V 的变压器。
实验五 集成运放积分、微分运算电路一、实验目的1、进一步理解运算放大器的基本性质和特点。
2、熟悉集成运放构成的几种运算电路的结构及特点,测定其运算关系。
3、学习区别运算放大器的非线性电路和线性电路,掌握非线性电路的应用。
二、实验原理在自动控制系统中广泛使用比例—积分—微分电路,本实验所涉及的积分运算电路、微分运算电路即是这种电路的基础。
⒈ 积分运算电路基本积分运算电路是以电阻作为输入回路,反馈回路以电容作为积分元件,电路如图5-1所示。
当运算放大器的开环电压增益足够大时,可认为:i C R i =1R v i IR =()td t v d Ci o C −=其中 图5-1 积分运算电路()()()∫+⋅−=01Oio V t d t v RCt v 输入与输出间的关系为:在初始时电容上的电压为零,则 ;当输入信号 是幅度为V 的阶跃电压,则有:()0()t V V i 0=O即:输出电压 是随时间线性减小,见图5-2积分电路的应用时,应注意运算放大器的输入电压和输出电流不允许超过它的额定工作电压U SCM 和工作电流I SCM 。
为了减小输出的直流漂移,若将电容C上并联 一个反馈 图5-2 积分状态图()()t V CR t d V C R t d t V C R t v tti o ⋅−=−=⋅−=∫∫10101111()V t o电阻R F ,电路如图5-4所示。
输入与输出间的关系为:()()∫⋅−≈td t v RCt v io 1由于R F 的加入将对电容产生分流作用,从而导致积分误差。
在考虑克服误差时,一般满足 。
C太小,会加剧积分漂移,C太大,电容漏电也随着增大。
通常取 , 。
CR C R f 11R R f ≥F C 〉〉μ1≥⒉ 微分运算电路微分运算放大电路是对输入信号实现微分运算,它是积分运算的逆运算。
如图5-3所示为基本微分运算电路;其输出电压为:()图5-3 基本微分运算电路()t d t v d t F o ≈CR v i −从上式可以看出:当输入信号 是三角波时,其输出 既是矩形波。
《模拟电子技术基础(同济版)》教学教案(一)一、教学目标1. 让学生了解模拟电子技术的基本概念、原理和应用。
2. 使学生掌握晶体管、放大器、滤波器、振荡器等基本电路的分析方法。
3. 培养学生运用模拟电子技术解决实际问题的能力。
二、教学内容1. 模拟电子技术的基本概念1.1 模拟信号与数字信号1.2 模拟电路与数字电路2. 晶体管2.1 晶体管的结构与分类2.2 晶体管的放大作用2.3 晶体管的其他应用3. 放大器3.1 放大器的基本原理3.2 放大器的类型及特点3.3 放大器的分析方法4. 滤波器4.1 滤波器的基本原理4.2 滤波器的类型及特点4.3 滤波器的应用5. 振荡器5.1 振荡器的基本原理5.2 振荡器的类型及特点5.3 振荡器的应用三、教学方法1. 采用讲授法,系统地介绍模拟电子技术的基本概念、原理和应用。
2. 利用示教板、仿真软件等进行演示,帮助学生理解抽象的电路原理。
3. 引导学生进行课后练习,巩固所学知识。
4. 组织课堂讨论,鼓励学生提问、发表见解,提高学生的参与度。
四、教学资源1. 教材:《模拟电子技术基础(同济版)》2. 示教板:展示晶体管、放大器、滤波器、振荡器等电路原理。
3. 仿真软件:辅助分析电路性能,如Multisim、LTspice等。
4. 课件:用于课堂讲解和复习。
五、教学评价1. 平时成绩:考察学生的课堂表现、提问、讨论等参与程度。
2. 课后作业:检验学生对课堂所学知识的掌握情况。
3. 实验报告:评估学生在实验过程中的操作技能和分析能力。
4. 期末考试:全面测试学生对模拟电子技术基础知识的掌握。
《模拟电子技术基础(同济版)》教学教案(二)六、教学目标1. 让学生了解模拟电子技术的基本概念、原理和应用。
2. 使学生掌握晶体管、放大器、滤波器、振荡器等基本电路的分析方法。
3. 培养学生运用模拟电子技术解决实际问题的能力。
七、教学内容1. 模拟电子技术的基本概念1.1 模拟信号与数字信号1.2 模拟电路与数字电路2. 晶体管2.1 晶体管的结构与分类2.2 晶体管的放大作用2.3 晶体管的其他应用3. 放大器3.1 放大器的基本原理3.2 放大器的类型及特点3.3 放大器的分析方法4. 滤波器4.1 滤波器的基本原理4.2 滤波器的类型及特点4.3 滤波器的应用5. 振荡器5.1 振荡器的基本原理5.2 振荡器的类型及特点5.3 振荡器的应用八、教学方法1. 采用讲授法,系统地介绍模拟电子技术的基本概念、原理和应用。
模拟电路课程设计报告设计课题:积分、微分、比例运算电路专业班级:电信(本)学生姓名:XXX学号:080802070指导教师:曾祥华设计时间: 2009.1.13积分、微分、比例运算电路一、设计任务与要求1.设计一个可以同时实现积分、微分和比例功能的运算电路。
;2.用开关控制也可单独实现积分、微分或比例功能;3.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、方案设计与论证要能实现积分、微分和比例功能,必须要有比例、积分和微分三个单独的实现电路组成。
方案一原理图:方案二原理图:选择方案二的理由:方案一电路过于繁杂,器件用量多,花费大,焊接量多,而方案二电路克服了上述缺点,故选用方案二。
三、单元电路设计与参数计算1、桥式整流电容滤波集成稳压块正负直流电源电路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)(1)原理:直流源的制作由四部分组成:电源变压器,整流电路,滤波电路及稳压电路。
变压器部分通过变压器降压使得进入整流的电压减小;整流道路部分利用二极管的单向导电性实现交流电压到直流电压的转变,即将正弦波电压转换为单一方向的脉冲电压;滤波部分采用大电容,利用电容的充放电作用使输出电压趋于平滑;稳压通过稳压管的稳压作用使输出直流电压基本不受电网电压波动和负载电阻变化的影响。
其流程图为:(2)参数设计:直流电源:1)由于要产生±12V的电压,所以在选择变压器时变压后副边电压u2应大于24V,由现有的器材可选变压后副边电压u2为30V的变压器。
2)整流输出电压的平均值:。
3)设变压器副边线圈的输出电压为,在vi 的正半周,vL =v2 ,所以。
4)在选择整流二极管时,主要考虑两个参数,即最大整流电流和反向击穿电压。
每个二极管的平均电流为且。
5)滤波电路需采用大电容来实现充放电,故选C1=C2=3300UF,C3与C4用于消除自激振荡,选小电容0.1UF,C5与C6用于消除高频信号带来的噪音,令C5=C6=220UF。
实验七 积分与微分电路一、 实验目的1. 进一步了解集成运算放大器的性质和特点2. 用集成运算放大器组成积分、微分电路二、 实验原理本实验采用通用型集成运算放大器。
1. 积分运算电路用集成运算放大器组成的积分运算电路如图7-1所示。
该电路输出与输入之间的关系为: ⎰-=dt t u RCu i o )(1 。
当输入电压信号为阶跃信号时该电路的输出电压为: 图7-1 积分电路如图7-2所示。
输出为一个线性变化的电压,其幅度受集成运放饱和输出电压的限制。
方波信号可以看成是多个阶跃信号的组合,因此,当输入信号为方波信号时,积分运算电路输出三角波。
如图7-3所示。
当然,实际积分电路的特性不可能与理想的完全一致,其误差来源很多。
图7-2 输入阶跃信号 7-3 输入方波信号2. 微分运算电路微分运算是积分运算的逆运算,基本微分电路如图7-4所示。
电路输出为:dtt du RC u i o )(-= 但是,图7-4所示电路在频率较高时不稳定,容易产生自激。
因此,实验中一般采用图7-5所示电路,该电路可以消除自激并抑制电路的高频噪声。
当微分运算电路输入方波信号时,输出尖脉冲波,如图7-6所示。
输入三角波时,输出为方波。
t V RC dt t u RC u I i o 1)(1-=-=⎰图7-4 基本微分电路图7-5实验用微分电路三、实验仪器模拟电路实验箱,示波器,晶体管毫伏表等。
四、实验内容与步骤1.积分运算电路(1)按图7-1接电路,检查无误后通电。
(2)令u i=0,调节调零电位器使输出为零。
调节完毕,将输入与地断开。
(3)输入f=1kHz,幅度为1V的方波信号,用示波器观察输出信号波形并记录。
(效果不好时,接电容)图7-6 微分波形2.微分运算电路(1)按图7-5接电路,检查无误后通电。
(2)令u i=0,调节调零电位器使输出为零。
调节完毕,将输入与地断开。
(3)分别输入f=1kHz,幅度为1V的方波信号和三角波信号,用示波器观察输出信号波形并记录。