multisim实验二实验报告

_自动化学院_（院、系）_工业自动化_专业_144_班_电子线路计算机仿真 课 程 学号：201421714456 姓名：LH 实验日期 教师评定 实验二 模拟运算电路仿真实验

一、实验目的

1、掌握在Multisim平台上进行集成运算放大器仿真实验的方法

2、掌握用集成运算放大器组成比例、加法、减法和积分电路的方法。

二、实验设备

PC机、Multisim11。 三、实验内容

1. 反相比例运算电路 （1）创建电路

创建如图所示反相比例运算电路，并设置各元器件参数。

图2- 1 反相比例运算电路

（2）仿真测试 闭合仿真开关。

观察万用表，显示输出电压有效值为5V，打开示波器窗口，如图所示。

图2- 2 输出电压有效值

图2- 3 输入、输出波形图

（3）实验原理

如图所示，这是典型的反相比例运算电路。输入电压uI通过电阻R作用于集成运放的反向输入端，故输出电压uo与uI反相。同相输入端通过电阻R’接地。

由“虚短”的原则，有 uN = uP = 0

由“虚断”的原则，有 iR = iF

图2-4 反向比例运算电路

uIuNuNuo RR整理，得

uoRfRuIuouI-10*0.5-5V R2. 同相比例运算电路 （1）创建电路

创建如下图所示电路，并设置电路参数。

因此，uo和uI成比例关系，比例系数为-Rf/R，负号表示uo与uI反相。 在这里，Rf=100kΩ，R=10kΩ，uI=0.5，所以

Rf

图2- 5 同相比例运算电路

（2）仿真测试 闭合仿真开关。 观察交流万用表，显示输出电压有效值为5.5V，打开示波器窗口，如图所示。观察uI 和uO波形，由大小和相位关系，可以得出uO = 11uI，与理论值相符。 图2- 6 输出电压有效值

（3）实验原理

图2-7 同相比例运算电路仿真波形

图2-8 同相比例运算电路

由“虚短”和“虚断”，有 uP = uN = uI 且

uN0uOuN RRf整理，有

则

uO(1RfR)uN(1RfR)uPuO(1RfR)uI

上式表明uo与uI同相且uo大于uI。即， Rf100uO(1)uI（1）*15.5V

R10

3. 反相加法运算电路 （1）创建电路

创建如下图所示电路，并设置电路参数。

图2- 9 反相加法运算电路

（2）仿真测试

图2-10 输出电压

闭合仿真开关。

观察直流电压表U2，显示uO = -2.978V，与理论值uO = -10*(0.1+0.2)=-3V,基本相符。

（3）实验原理

下图是具有三个输入端的反相求和电路。

根据“虚短”和“虚断”的原则，有， I1+I2+I3 = IF 即

则输出电压为：

图2-11 反相求和运算电路

在这里，R1=R2=10kΩ，Rf=100kΩ，则uO为：

uO100(0.20.1)3V 104. 反相减法运算电路 （1）创建电路

创建如下图所示电路，并设置电路相关参数。

图2- 12 反相减法运算电路

（2）仿真测试 闭合仿真开关。

观察万用表，显示uo = 1.013V，与理论值 uo = 10*（0.2-0.1） = 1V，基本相符。 （3）实验原理

反相减法电路与反相加法电路相似，只要在同相输入端输入信号即可。计算方法也类似。 5. 反相积分运算电路 （1）创建电路

图2-13 输出电压

创建如下图所示电路，并设置电路参数。

图2-14 反相积分运算电路

（2）仿真测试

设置函数发生器XFG1，使其输出频率为1kHz、幅度为100mVp的方波信号。 闭合仿真开关.

打开示波器窗口，如图所示，观察ui和uO波形可知，该积分电路将输入的方波信号转换为三角波信号输出，因此，它在信号处理、变换中应用非常广泛。

图2-12 反相积分运算电路仿真波形

四、实验总结

在进行第四个实验项目时，发现创建出来的电路原理图经仿真后，所得到的uo与实验指导书中所提供的数据不符。仿真文件中，uo只有100mV左右，而根据实验指导书提供的参数计算时1V。

检查后发现，电阻R3的参数设置不准确导致仿真失败。R3应和R4一样，同为100kΩ，uo的理论值才是 uo = 10*（0.2-0.1） = 1V。

本次仿真实验，我们复习了《模拟电子技术基础》中有关运算放大器的内容，使我们对运算放大电路有了更深一步的理解。但对于运算放大器的使用方面仍存在许多不足，需要在实践中多去应用来掌握这部分内容。