运算放大器分析仿真任务书

运算放大器的电路仿真设计

运算放大器的电路仿真设计

一、电路课程设计目的

错误!深入理解运算放大器电路模型,了解典型运算放大器的功能,并仿真实现它的功能;

错误!掌握理想运算放大器的特点及分析方法(主要运用节点电压法分析）；

○3熟悉掌握Muｌtisiｍ软件。

二、实验原理说明

（1） 运算放大器是一种体积很小的集成电路元件,它包括输入端和输出端。它的类型包括:反向比例放大器、加法器、积分器、微分器、电压跟随器、电源变换器等.

（2）

(３)理想运放的特点:根据理想运放的特点,可以得到两条原则：

(a）“虚断”:由于理想运放,故输入端口的电流约为零，可近似视为断路,称为“虚断”。

（b)“虚短”:由于理想运放Ａ,，即两输入端间电压约为零,可近似视为短路,称为“虚短”.

已知下图，求输出电压。 运算放大器的电路仿真设计

理论分析:

由题意可得:(列节点方程)

011(1)822AUU

0111()0422BUU

ABUU

解得:

三、 电路设计内容与步骤

如上图所示设计仿真电路.

仿真电路图： 运算放大器的电路仿真设计

V18mV R11ΩR22ΩR32ΩR44ΩU2DC 10MOhm0.016V+-U3OPAMP_3T_VIRTUALU1DC 10MOhm0.011V+-

根据电压表的读数,，与理论结果相同．

但在试验中，要注意把电压调成毫伏级别，否则结果误差会很大,

致结果没有任何意义。如图所示,电压单位为伏时的仿真结果:V18 V R11ΩR22ΩR32ΩR44ΩU2DC 10MOhm6.458V+-U3OPAMP_3T_VIRTUALU1DC 10MOhm4.305V+-

，与理论结果相差甚远。

四、 实验注意事项

1)注意仿真中的运算放大器一般是上正下负,而我们常见的运放是上负下正,在仿真过程中要注意。 运算放大器的电路仿真设计

。

-可编辑修改- 实验六、集成运算放大器虚拟仿真

实验目的：

1、掌握用集成运算放大器组成的比例、加法、积分电路的特点及性能，掌握比例、积分电路的测试和分析方法；

2、掌握基于集成运算放大器的过零比较电路的特点。

实验内容：

1、反相比例放大器比例运算验证。

XFG1XSC1ABExt Trig++__+_R230kΩR110kΩR37.5kΩGNDU13554AM6572114VCC15VVEE-15VVEEVCCXMM13XMM2R410kΩ2GND

反相比例放大器输出电压 。

-可编辑修改-

思考：1）调整负载R4对比例运算的影响。

对放大倍数不影响

2）调整输入信号对比例运算的影响。

没有影响

3）调整R1和R2对比例运算的影响。

随比例的增大，放大倍数增大相应的倍数

2、用3554AM设计一个加法器。设计要求：

满足123(2)ouuu，输入信号1u，2u都是频率为1KHZ的正弦信号，幅度分别为100mV和200mV，观察输出是否满足要求。

电路图：

输入电压 5 8 10 12

输出电压 理论估算 -15 -24 -30 -36

实际值 -14.974 -23.973 -29.980 -35.987 。

-可编辑修改- 通过观察波形及其电压表的读数，可得所设计的电路与要求相符

3、用3554AM设计一个反相积分器。设计要求：

1）时间常数为2ms，输入信号为方波，频率为1KHZ，幅度为6V，观察输出信号的波形和幅度。

2）改变积分器的时间常数，使之增大或者减小，观察输出波形幅度的变化及失真情况。

增大时间常数为20ms后的波形

减小时间常数为0.2ms是的波形 。

-可编辑修改-

由上可知积分器的时间常数T增大时输出幅值减小，T减小时输出波形失真。

思考：1）反相运算电路中反馈电阻的变化对运算器的闭环电压增益有何影响。

运放的仿真与分析

1. 基本仿真流程

(1)电路仿真界面：

进入UNIX系统，按键“Ctrl+t”出现下图窗口：

图1

输入“icfb&”回车后出现下图窗口。

图2

注：有关镜像的操作：

图2中选择“Library Path Editor”出现下图窗口:

图3

左栏为文件名，右栏为路径；或者打开文件cds.lib 按下图编写文件

图4

图5

FileNewLibrary(opam)(New)Cell View

进入电路图编辑界面，画相应的放大器电路，如下图

图6

(2)调用相关器件

器件的调用操作：按快捷键“i”，选择library，以及相应的器件（nmos，pmos，res，cap等）

注：模型名要与模型库中的相应名称相同。打开模型库的.scs文件，查看模型名和器件的基本参数（,,oxthtV）：

// Models included in this release :

//

// Model Name Description

// ----------- ----------------------------------------------------------------------

// nmos_1p8 BSIM3v3 model for thin-gate (1.8V) NMOS transistor

// pmos_1p8 BSIM3v3 model for thin-gate (1.8V) PMOS transistor

// nmos_3p3 BSIM3v3 model for thick-gate (3.3V) NMOS transistor

《电子技术基础与技能》实训教学任务书

编制部门： 编制人： 编制日期：

课程名称 电子技术基础与技能 项目名称 实训4集成运算放大器的基本应用（模拟运算电路）

项目编号

实训学时 4 实训对象 实训地点

实训目的

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.了解运算放大器在实际应用时应考虑的一些问题。

实训过程

实

训

步

骤

及

要

求

【器材准备】

双踪示波器、万用表、交流毫伏表、信号发生器，面包板，电子元件一套具体如下

一．反相比例运算电路测试

1、在面包板上搭建如下图所示电路。

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

iFOURRU1

该运放组成的电路为反相比例运算电路

2、取Ui为频率为100Hz，峰峰值为0.5V的正弦信号，用毫伏表测量Ui、Uo值，并用示波器观察Uo和Ui的相位关系，记入下表。

Ui(V) U0(V) Ui波形 U0波形 Av

实测值 计算值

注意：为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R2=R1∥RF，这一点要特别注意，在下面的电路中出现6.2K，9.1K的电阻值，也应做相似的处理。

二、同相比例运算电路

1、在面包板上搭建如下图所示电路。

元件名称 型号 数量

电阻 10K 100 K 9.1 K 1

集成运放 CF741 1

实

训

步

骤

及

要

求 该电路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

iFOURRU)1(1 R2=R1∥RF

2、电路参数测试

（1） 按图(a)连接实训电路。实验步骤同上，将结果记入表。

（2）将图连接成（b）实训电路。实验步骤同上，将结果记入表。