集成運(yùn)算電路基本應(yīng)用設(shè)計(jì)肖猛士

1、課程設(shè)計(jì)名稱： 電子技術(shù)課程設(shè)計(jì) 題 目： 集成運(yùn)算電路基本應(yīng)用設(shè)計(jì) 學(xué) 期：2014-2015學(xué)年第1學(xué)期專 業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化 班 級： 138班 姓 名： 肖猛士 學(xué) 號(hào)： 1308030226 指導(dǎo)教師： 閆孝姮 1遼寧工程技術(shù)大學(xué)課 程 設(shè) 計(jì) 成 績 評 定 表評定標(biāo)準(zhǔn)評定指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)評定合格不合格單元電路及整體設(shè)計(jì)方案合理性正確性創(chuàng)新性仿真是否進(jìn)行仿真技術(shù)指標(biāo)或性能符合設(shè)計(jì)要求有完成結(jié)果設(shè)計(jì)報(bào)告格式正確內(nèi)容充實(shí)語言流暢標(biāo)準(zhǔn)說明：以上三大項(xiàng)指標(biāo)中，每大項(xiàng)中有兩小 項(xiàng)或三小項(xiàng)合格，視為總成績合格。總成績?nèi)掌谀?月 日課程設(shè)計(jì)任務(wù)書一、設(shè)計(jì)題目集成運(yùn)算電路基本應(yīng)用設(shè)計(jì)二、設(shè)計(jì)任務(wù)1、目

2、的是熟悉電子電路的基本知識(shí)，掌握基本運(yùn)算電路設(shè)計(jì)，熟練使用電子電路仿真軟件。2、要求完成一篇綜合訓(xùn)練，內(nèi)容包括電路設(shè)計(jì)，電路仿真結(jié)果與分析。成果形式：每名學(xué)生提交綜合訓(xùn)練作業(yè)一份，優(yōu)秀作品提交課堂交流PPT。三、設(shè)計(jì)計(jì)劃項(xiàng)目綜合訓(xùn)練課下1周，課上1節(jié)。第1天：針對選題查資料，確定設(shè)計(jì)大致方向思路；第23天：了解仿真軟件種類，熟悉Multisim，TINA-TI仿真軟件。第45天：論證電路設(shè)計(jì)，在仿真軟件仿真設(shè)計(jì)電路，觀察能否達(dá)到設(shè)計(jì)要求；第67天：按格式要求編寫整理論文。說明:選出優(yōu)秀作品進(jìn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行動(dòng)手實(shí)踐。四、設(shè)計(jì)要求1. 每名同學(xué)按照自己分配的任務(wù)要求設(shè)計(jì)電路。2. 必須對設(shè)計(jì)電路有詳細(xì)

3、理論分析。3. 論文中要有仿真器中示波器檢測出的輸入輸出波形圖。 指導(dǎo)教師：閆孝姮日期：2015年 12月 9 日3摘要集成運(yùn)算電路在信號(hào)處理當(dāng)中有著非常重要的地位，也是每一個(gè)學(xué)電的學(xué)生必學(xué)的部分。根據(jù)題目要求，本文就方波信號(hào)和三角波信號(hào)分別進(jìn)行了反向比例運(yùn)算電路的仿真、同相比例運(yùn)算電路的仿真、減法運(yùn)算電路的仿真和積分運(yùn)算電路的仿真，每種仿真電路都有輸入輸出信號(hào)的比較、過程的推算、結(jié)果的驗(yàn)證等詳細(xì)說明。關(guān)鍵詞：基本運(yùn)算電路；比例運(yùn)算電路；減法運(yùn)算電路；積分運(yùn)算電路5遼寧工程技術(shù)大學(xué)電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)目錄綜述11 比例運(yùn)算電路21.1 反相比例運(yùn)算電路2 1.1.1 仿真電路設(shè)計(jì)2 1.1.2 三

4、角波輸入輸出波形3 1.1.3 方波輸入輸出波形41.2 同向比例運(yùn)算電路5 1.2.1 仿真電路設(shè)計(jì)5 1.2.2 三角波輸入輸出波形5 1.2.3 方波輸入輸出波形62 減法運(yùn)算電路72.1 仿真電路設(shè)計(jì)72.1 示波器顯示輸入輸出波形83 積分運(yùn)算電路93.1仿真電路設(shè)計(jì)93.2 示波器顯示輸入輸出波形10 3.2.1 方波輸入輸出波形10 3.2.2 三角波輸入輸出波形11課程設(shè)計(jì)體會(huì)13參考文獻(xiàn)14綜述現(xiàn)在已經(jīng)進(jìn)入了集成時(shí)代，越來越多的集成芯片制作的電子產(chǎn)品進(jìn)入人們的生活。同時(shí)，集成產(chǎn)品也以其體積小、集成量大、造價(jià)低、穩(wěn)定性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)帶領(lǐng)人們進(jìn)行了一時(shí)代的變革。集成運(yùn)放有著非常重要的地

5、位，本文就集成運(yùn)放的一些基本的運(yùn)算電路進(jìn)行了詳細(xì)的分析和仿真。本次模擬電子技術(shù)綜合訓(xùn)練有利于提高學(xué)生對這門學(xué)科的興趣，真正的將所學(xué)能有所用。同時(shí)也訓(xùn)練了學(xué)生對仿真軟件的使用。131、比例運(yùn)算電路1.1 反相比例運(yùn)算電路1.1.1 電路設(shè)計(jì)與分析反相比例運(yùn)算電路仿真圖如圖1，放大倍數(shù)定為10倍，R=10K，Rf=100K,補(bǔ)償電阻R´=R/Rf=9.1K。根據(jù)反相比例運(yùn)算電路的基本公式故：根據(jù)電阻參數(shù)可知，輸出信號(hào)應(yīng)該為輸入信號(hào)的10倍，且反向。圖11.1.2 示波器顯示三角波輸入輸出波形輸入信號(hào)為三角波，頻率50HZ，占空比50%，峰-峰值10V。示波器結(jié)果如圖2：圖2如圖所示，A通

6、道為輸出波形，顯示為藍(lán)色；B通道為輸入波形，顯示為紅色。比較可知，兩個(gè)波形相位相差180°，幅值所占的格數(shù)也相等，A通道每格代表20V，B通道每格代表2V，所以，輸出波形的峰-峰值為輸入波形峰-峰值的10倍，和計(jì)算結(jié)果完美吻合。1.1.3 示波器顯示方波輸入輸出波形輸入信號(hào)為方波，頻率50HZ，占空比50%，峰-峰值10V。示波器結(jié)果如圖3：圖3如圖所示，A通道為輸出波形，顯示為藍(lán)色；B通道為輸入波形，顯示為紅色。比較可知，兩個(gè)波形相位相差180°，幅值所占的格數(shù)也相等，A通道每格代表50V，B通道每格代表5V，所以，輸出波形的峰-峰值為輸入波形峰-峰值的10倍，和計(jì)算結(jié)果

7、完美吻合。1.2 同相比例運(yùn)算電路1.2.1 電路設(shè)計(jì)與分析同向比例運(yùn)算電路仿真如圖4，Rf=100k,R=1K,補(bǔ)償電阻R2=RRf1K,同向比例運(yùn)算電路輸出與輸入信號(hào)的關(guān)系式為計(jì)算可知，輸入信號(hào)幅值應(yīng)該是輸入信號(hào)的101倍，同相位。圖41.2.2 示波器顯示三角波輸入輸出波形輸入信號(hào)為三角波，頻率50HZ，占空比50%，峰-峰值10V。示波器結(jié)果如圖5：圖5如圖所示，A通道為輸出波形，顯示為藍(lán)色；B通道為輸入波形，顯示為紅色。比較可知，兩個(gè)波形同相位，幅值所占的格數(shù)大致相等，A通道每格代表500V，B通道每格代表5V，所以，輸出波形的峰-峰值為輸入波形峰-峰值的100倍，因倍數(shù)較大，101

8、倍和100倍的區(qū)別難以觀測，可以認(rèn)為示波器結(jié)果基本和計(jì)算結(jié)果完美吻合。1.2.2 示波器顯示方波輸入輸出波形輸入信號(hào)為方波，頻率50HZ，占空比50%，峰-峰值10V。示波器結(jié)果如圖6：圖6如圖所示，A通道為輸出波形，顯示為藍(lán)色；B通道為輸入波形，顯示為紅色。比較可知，兩個(gè)波形同相位，幅值所占的格數(shù)大致相等，A通道每格代表500V，B通道每格代表5V，所以，輸出波形的峰-峰值為輸入波形峰-峰值的100倍，因倍數(shù)較大，101倍和100倍的區(qū)別難以觀測，可以認(rèn)為示波器結(jié)果基本和計(jì)算結(jié)果完美吻合。2 減法運(yùn)算電路2.1仿真電路設(shè)計(jì)如圖7，減法運(yùn)算電路為兩個(gè)信號(hào)輸入端，一個(gè)信號(hào)輸出端。電阻參數(shù)為：Rf

9、=100K,R=10K。減法運(yùn)算電路的輸出與輸入的關(guān)系式為：計(jì)算可知：輸入波形應(yīng)該為為2通道輸入波形幅值與1通道輸入波形幅值的差的10倍。圖72.2示波器顯示輸入輸出波形如圖8為輸入信號(hào)，A通道輸入信號(hào)為方波，頻率50HZ，占空比50%，峰-峰值10V。B通道輸入信號(hào)為三角波，頻率50HZ，占空比50%，峰-峰值10V。圖8如圖9為減法運(yùn)算電路的輸出信號(hào)，作比較后，很容易可以得知，波形確實(shí)符合減法運(yùn)算的特點(diǎn)。接下來在看輸出信號(hào)的幅值，每格代表50V，輸入信號(hào)中，每格代表5V，且兩個(gè)圖中，輸入與輸出信號(hào)所占格數(shù)相等，故：輸出信號(hào)幅值為輸入信號(hào)幅值的10倍。符合理論計(jì)算結(jié)果圖93 積分運(yùn)算電路3.

10、1仿真電路設(shè)計(jì)按照課本上的電路進(jìn)行仿真時(shí)，發(fā)現(xiàn)輸入波形始終保持正值，可以肯定，積分出現(xiàn)異常。查資料可知，上述現(xiàn)象是由于積分漂移產(chǎn)生的。改進(jìn)后的電路如圖10，電容C1上并聯(lián)的反饋電阻R1，能有有效的抑制積分漂移，使工作點(diǎn)穩(wěn)定。開關(guān)K2B的設(shè)置，一方面為積分電容放電提供通道，保證了電容初始電壓Uc(0)=0;另一方面，也可以作為積分起始點(diǎn)，當(dāng)斷開時(shí)，積分開始進(jìn)行。電路中軟件參數(shù)為：R1=10K，R=10K，R2=10K，C1=1F，積分電路輸出信號(hào)與輸入信號(hào)之間的額關(guān)系式為 圖103.2示波器顯示輸入輸出波形3.2.1 示波器顯示方波輸入輸出波形輸入波形為方波，頻率50HZ，占空比50%，峰-峰值

11、為10V。結(jié)果如圖11所示，方波的積分波形為三角波，大致特征和理論一致，接下來詳細(xì)計(jì)算一個(gè)周期內(nèi)（T=0.02s）的積分波形。假設(shè)t=0至t=0.01s時(shí)，方波為uI1=5V；t=0.01s至t=0.02s時(shí)，方波為uI1=-5V;t(0,0.01)時(shí)，t(0.01,0.02)時(shí)，驗(yàn)證可知：均與輸出波形吻合圖113.2.2 示波器顯示三角波輸入輸出波形輸入波形為三角波，頻率50HZ，占空比50%，峰-峰值為10V。結(jié)果如圖12所示，方波的積分波形為三角波，大致特征和理論一致，接下來詳細(xì)計(jì)算一個(gè)周期內(nèi)（T=0.02s）的積分波形。假設(shè):t=0至t=0.01s時(shí)，三角波為uI1=1000t-5；t=0.01s至t=0.02s時(shí)，方波為uI1=1000t+5;t(0,0.01)時(shí)t(0.01,0.02)時(shí)， 驗(yàn)證可知與圖中輸入信號(hào)波形完全吻合。圖12課程設(shè)計(jì)體會(huì)這次綜合訓(xùn)練，相對來說要簡單一些，準(zhǔn)確的來說就是用仿真軟件驗(yàn)證一些一些理論上對的東西。不過這次也確實(shí)學(xué)到了一些東西，比如在進(jìn)行積分運(yùn)算仿真的時(shí)候，得到的波形和理想中的差太多，查了一些資料，發(fā)現(xiàn)并改正的問題。讓我懂得了，理論和仿真都有著一定的差距，如果做實(shí)物的話，更是