任务训练：集成运放线性应用电路的仿真分析

仿真训练1

1.测试任务

（1）反相输入比例运算电路的测试。

（2）同相输入比例运算电路的测试。

2.任务要求

测试前要看清运放组件各管脚的位置；切忌正、负电源极性接反和输出端短路；否则将会损坏集成块。按测试步骤完成所有测试内容，并撰写测试报告。

3.测试器材

（1）测试设备：计算机、Multisim 2014平台。

（2）器件：Multisim 2014仿真器件。

4.任务实施步骤

1）反相输入比例运算电路的测试

（1）按图3.30所示画好仿真电路，其中本测试中集成运放选用UA741。

（2）输入f=100Hz，Ui=0.5Vp的正弦交流信号，输出端接上示波器观察波形，记入表3.3中。逐渐增大输入信号幅度，观察输出波形变化。

图3.30　反相输入比例运算仿真测试电路

表3.3　反相输入比例运算电路研究Ui=0.5Vp、f=100Hz

2）同相输入比例运算电路的测试

（1）按图3.31所示画好仿真电路，其中本测试中集成运放选用UA741。

（2）输入f=100Hz、Ui=0.5Vp的正弦交流信号，输出端接上示波器观察波形，记入表3.4中。

（3）将图3.31中的R1断开，将R2、Rf均改为10 kΩ，如图3.32重复内容（1）、（2）。

图3.31　同相输入比例运算仿真测试电路（一）

图3.32　同相输入比例运算仿真测试电路（二）

表3.4　同相输入比例运算电路研究Ui=0.5V，f=100Hz

5.任务完成结论

（1） 根据上述测试电路及所得测试结果可以看出，集成运放加入负反馈后，________（降低、增大）集成运放的电压放大倍数，电压传输特性曲线中的线性区得到________（展宽、缩减）。

（2） 根据表3.3所列的测试结果可以看出，反相输入比例运算电路输出电压与输入电压的比例系数（即电路的电压放大倍数Au）与Rf/R1值的________（基本相等、相差很大），且输出电压与输入电压相位________（相同、相反）。逐步增大输入信号幅度，当增大到________时，输出波形出现________现象，这说明该电路进入________（线性、非线性）区。

（3） 根据表3.4所列测试结果可以看出，同相输入比例运算电路输出电压与输入电压的比例系数（即电路的电压放大倍数Au）与Rf/R1值________（有关、无关），且输出电压与输入电压相位________（相同、相反）。

（4） 当图3.32中的R1断开，将R2、Rf均改为10 kΩ后，该电路的输出电压波形将________（跟随、不跟随）输入电压波形变化。

仿真训练2

1.测试任务

（1）反相加法运算电路的测试。

（2）减法运算电路的测试。

2.任务要求

测试前要看清运放组件各管脚的位置；切忌正、负电源极性接反和输出端短路，否则将会损坏集成块。按测试步骤完成所有测试内容，并撰写测试报告。

3.测试器材

（1）测试设备：计算机、Multisim 2014平台。

（2）器件：Multisim 2014仿真器件。

4.任务实施步骤

1）反相加法运算电路测试

（1）按图3.33画好仿真电路，其中本测试中集成运放选用UA741。

图3.33　反相加法运算仿真测试电路

（2）输入信号采用直流信号，在R1和R2端同时加上信号电压0.1V，并逐渐增大所加的电压，用万用表测出不同的信号电压输入时（测试时要注意选择合适的直流信号幅度以确保集成运放工作在线性区），输入电压Ui1、Ui2及输出电压Uo，记入表3.5中。

表3.5　反相加法运算电路研究

2）减法运算电路测试

（1）按图3.34画好仿真电路，其中本测试中集成运放选用UA741。(www.xing528.com)

（2）输入信号采用直流信号，在R1和R2端按照表3.6同时加上直流信号电压，用直流电压表测出不同的信号电压输入时（测试时要注意选择合适的直流信号幅度以确保集成运放工作在线性区），输入电压Ui1、Ui2及输出电压Uo，记入表3.6中。

图3.34　减法运算仿真测试电路

表3.6　减法运算电路研究

5.任务完成结论

（1） 根据表3.5所列的测试结果可以看出，图3.33所示电路输出电压与两输入电压之和的比例系数与Rf/ R1值的________（基本相等、相差很大），且两者极性________（相同、相反），说明该电路________（能、不能）实现输入电压相加。

（2） 根据表3.6测试结果可以看出，图3.34所示电路输出电压与两输入电压之差（Ui2-Ui1）的比例系数与Rf / R1值________（有关、无关），且两者极性________（相同、相反），说明该电路________（能、不能）实现输入电压相减。

仿真训练3

1.测试任务

（1）积分运算电路的测试。

（2）微分运算电路的测试。

2.任务要求

测试前要看清运放组件各管脚的位置；切忌正、负电源极性接反和输出端短路，否则将会损坏集成块。按测试步骤完成所有测试内容，并撰写测试报告。

3.测试器材

（1）测试设备：计算机、Multisim 2014平台。

（2）器件：Multisim 2014仿真器件。

4.任务实施步骤

1）积分运算电路测试

（1） 按图3.35画好仿真电路，其中本测试中集成运放选用UA741。

（2） 输入幅值为0.2Vpp的方波信号，输入和输出分别接双踪示波器的CH1和CH2通道，改变输入信号的频率，用示波器观察并比较输入输出波形的相位和幅值变化，结果填入表3.7中。

图3.35　积分运算仿真电路测试

表3.7　积分运算电路研究

2）微分运算电路的测试

（1） 按图3.36所示画好仿真电路，其中本测试中集成运放选用UA741。

（2） 输入幅值为0.1Vpp的方波信号，输入和输出分别接双踪示波器的CH1和CH2通道，改变输入信号的频率，用示波器观察并比较输入输出波形的相位和幅值的变化，结果填入表3.8中（注意：微分电路对高频噪声特别敏感，以至高频噪声可能完全淹没微分信号，有时在R1两端并接一个合适的电容以衰减高频噪声的作用）。

图3.36　微分运算电路测试

表3.8　微分运算电路研究

续表

5.任务完成结论

（1）根据表3.7所列的测试结果可以看出，输出电压为________元件上的电压，当输入信号为高电平时，电容C________（充电、放电）；当输入信号为低电平时，电容C________（充电、放电）。随着输入信号频率的增大，输出信号的幅度________（增大、减小）；积分电路能将方波转换成________波。

（2）根据表3.8所列的测试结果可以看出，微分电路能将方波转换成________波。