实验二 集成运放信号运算和处理电路仿真实验

实验二集成运放信号运算和处理电路仿真实验实验二集成运放信号运算和处理电路仿真实验一、实验目的:(1)熟悉multisim10软件的使用方法。(2)研究集成运放组成的比例、加法和积分等基本运算电路的功能.。(3)了解集成运算放大器在实际应用时应考虑的一些问题。(4)学会用multisim10软件进行仿真测试及绘制各种运算电路的波形图。(5)理解在放大电路中引入负反馈的方法和负反馈对放大电路各项性能指标的影响。(6)了解集成运算放大电路的三种输入方式。二、实验原理运算放大器是具有两个输入端和一个输出端的高增益、高输入阻抗的多级电压放大器。只要在集成运放的外部配以适当的电阻和电容等器件就可构成比例、加减、积分、微分等模拟运算电路。在这些应用电路中，引入了深度负反馈，集成运放工作在线性放大区，属于运算放大器的线性应用范畴，因此分析时可将集成运放视为理想运放，运用虚断和虚短的原则。虚断：即认为流入运放两个净输入端的电流近似为零。虚短：即认为运放两个净输入端的电位近似相等(u+≈u-)。从而可方便地得出输入与输出之间的运算表达式。使用集成运算放大器时，首先应根据运放的型号查阅参数表，了解其性能、指标等，然后根据管脚图连接外部接线（包括电源、调零电路、消振电路、外接反馈电阻等等）三、实验内容1.实现两个信号的反相加法运算2.实现单一信号同相比例运算(选做)3.实现两个信号的减法(差分)运算4.实现积分运算(选做)5.波形转换—方波转换成三角波3.1Multisim10仿真实验内容1.实现两个信号的反相加法运算(1)根据实验要求以及原理图绘制仿真电路图，仿真电路图如图1所示。(2)2)选择后，点击运行静态工作点仿真。得到如图2所示的静态工作点状况。图2静态工作点仿真结果3)进行瞬态扫描分析，设置瞬态分析参数，如图3所示。仿真结果如图4所示。图3瞬态分析参数设置在Simulation中的仿真的波形图如图4所示：2.实现单一信号同相比例运算1)根据实验要求以及原理图绘制仿真电路图，仿真电路图如图5所示。图5仿真电路2)选择后，点击运行静态工作点仿真。得到如图6所示的静态工作点状况。图6静态工作点仿真结果2)进行瞬态扫描分析，设置瞬态分析参数，如图7所示。仿真结果如图8所示。图7瞬态分析参数设置在Simulation中的仿真的波形图如图8所示：图8仿真结果3.实现两个信号的减法(差分)运算1)根据实验要求绘制仿真电路图，仿真电路图如图9所示。图9减法(差分)运算2)选择后，点击运行静态工作点仿真。得到如图10所示的静态工作点状况。图10静态工作点仿真结果2)进行瞬态扫描分析，设置瞬态分析参数，如图11所示。仿真结果如图12所示。图11瞬态分析参数设置在Simulation中的仿真的波形图如图12所示：图12仿真结果4.实现积分运算(选做)1)根据实验要求绘制仿真电路图，仿真电路图如图13所示。图中Vi是多段线性源，元件库中的的符号为“VPWL”。双击Vi图标，弹出如图14所示的特性编辑对话框，在对话框中编辑“T1=0，V1=0V；T2=1s，V2=0V；T3=1.001s，V3=0.2V”，并将编辑的参数显示在原理图编辑窗口。编辑完成后的电路图如图15所示。图15仿真图图14在Vi特性编辑对话框中编辑并显示“T1-T3”和“V1-V3”图15编辑完成后的电路图进行瞬态扫描分析，勾选项，设置瞬态分析参数，如图16所示，仿真结果如图17所示。从仿真波形中可以得到的vo=?2tV关系。图16设置瞬态分析参数在Simulation中的仿真的波形图如图17所示：图17仿真结果(vo=?2tV)5.波形转换-方波转换成三角波1)根据实验要求绘制仿真电路图，信号源Vi采用脉冲源，元件中的的符C=47ms。号为“VPULSE”。设：Tp为方波半个周期时间；τ=R22)a)在Tpτ情况下加入方波信号。仿真电路图与信号源参数如图24所示。瞬态仿真参数设置。如图25所示，仿真结果如图26所示。图24Tpτ情况下的仿真电路图图25瞬态仿真参数设置图26仿真结果附录：（1）脉冲信号源（VPULSE、IPULSE）脉冲信号源的波形和参数如附图1所示。附图1脉冲信号源的波形和参数在PER周期中不再包括起始延时时间TD。TSTEP和TSTOP分别为瞬态分析中的时间增量和结束时间。（2）分段线性信号源（VPWL、IPWL）分段线性信号源的波形和参数如附图2所示。附图2分段线性信号源的波形和参数分段线性信号源通过给出转折点的坐标值实现VPWL的波形，波形中的任一点可由(Ti、Vi)来描述，相邻两对坐标值之间用线段连接。在实际电路中接通电源时是有一定的延时，分段线性信号源用于振荡器的瞬态分析仿真中，容易使电路起振。