运算放大器构成的18种功能电路带multisim仿真.docx

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运算放大器构成的18种功能电路带multisim仿真

（1）反相比例放大器：

将输入加至反相端，同时将正相端子接地，由运放的虚短和虚断

，又有

，得输出为：

仿真电路为：

取：

，

得到输出结果为：

输出波形为：

（2）电压跟随器：

当同相比例放大器的增益为1时，可得到电压跟随器，其在两个电路的级联中具有隔离缓冲作用。

可消除两级电路间的相互影响。

其仿真波形为：

取输入为4V，频率为1kHz的方波，得到输出结果为：

（3）同相比例放大器：

将INA133的2,5和1,3端子分别并联，以此运放作为基本放大器，反馈网络串联在输入回路中，且反馈电压正比于输入电压，引入串联电压负反馈。

反馈电压

由运放的虚短和虚断，有输出电压为：

其仿真电路为：

取

，

，

得到结果为：

其输出波形为：

（4）反相器：

当方向比例放大器增益为1时可得到反相器电路，其仿真电路为：

取：

，输出结果为：

仿真输出波形为：

（5）同相相加器;

将输入信号引至同相端，得到同相相加器

由INA133内置电阻设计如下电路，得到输出结果为：

仿真电路为：

取

由公式得到结果为：

仿真输出波形为：

（6）相减器：

将输入信号分别加在INA133的正相和反相输入端，可得到相减电路，其仿真电路如下：

其输出结果为：

取

，计算输出结果为：

其仿真输出波形为：

（7）积分器：

利用INA133及电容可构成反相积分器，仿真电路如下图，电阻

与运放构成积分器，电阻

可起到保护作用，防止低频信号增益过大。

信号通过电阻

后进入系统，经积分器后输出，之后再反相。

输出结果为：

取

，

，输入大小为4V，频率为1kHz的方波，其仿真电路为：

仿真输出波形为：

（8）微分器：

电阻

和电容

以及运放构成微分器。

电阻

是输入电阻，起保护作用，可减小高频信号的增益，抑制高频噪声.信号通过电阻

后进入系统，经微分器后输出，之后再反相。

输出结果为：

取

，

，输入大小为4V频率为1kHz的三角波

其仿真电路为：

仿真输出波形为：

（9）差分比例运算电路

利用INA133内部电阻构成双输入的差分比例放大器，分别加至运放的正相和反相端，其输出结果为：

（10）差动积分器

利用INA133，由两个积分电路组成，其输出结果为

取

，

，

，

分别为5V和2V的方波。

得到仿真电路：

输出波形为：

（11）低通滤波器：

由于运放的虚短和虚断，将其内在两个电阻并联，并将电容接在运放的正相端，因为电容具有隔直通交的特性，对低频信号，电容相当于开路，信号无损输入正相端，随着频率增大，部分信号通过电容流向了地，频率越高，电容相当于短路，大部分高频信号流入了地，只有低频信号才通过正相端。

此时呈现一种通低频阻高频的特性。

取

，

其截止频率：

仿真电路为：

波特仪显示波形为：

从图中可知其实际截止频率为：

与计算值相差甚微。

（12）高通滤波器：

直接将输入信号经过一个电容，当输入信号频率过低时，电容相当于断路，当输入高频时，电容相当于短路。

其输出特性与低通滤波器相反，将信号通过高通滤波器时，当输入信号频率大于

时，输出信号保持不变或略有下降，认为此信号可以通过滤波器，反之，当输入信号频率小于

时，输出信号的幅度会急剧下降而无法通过滤波器。

取

，

其截止频率：

仿真电路为：

其波特仪显示波形为：

从图中得到其截止频率为：

1599Hz，符合计算结果.

（13）带通滤波器;

综合了高通滤波器和低通滤波器的传输特性，只允许某个频率范围内的信号通过。

当输入信号的频率低于下截止频率或高于上截止频率时，输出信号会急剧下降，认为无法通过此滤波器，当频率处于两者之间时，其信号幅度保持不变或略有下降，，认为此能通过带通滤波器。

其仿真电路为：

取如上图所示电阻及电容的值，得到波特仪的波形为：

从图中可以观察得到中心频率为1000Hz

（14）带阻滤波器：

与带通滤波器特性刚好相反，当输入信号频率处于某一频率范围时，输出信号会急剧下降，认为无法通过此滤波器，当输入信号在此范围之外时，其信号幅度保持不变或略有下降，，认为此能通过此滤波器。

取器件如下参数，其仿真电路图为：

输出结果为：

由图中可得其中心频率大致为：

800Hz

（15）电平比较器：

将输入信号通过电阻连接到运放的反相端，参考电平连接到运放的同相端。

图中，

用来作为输入缓冲，稳压管

、

和电阻

组成限幅电路，限制输出电压幅值

。

当

时，运放输出

；当

时，运放输出

，其中

，

大小由稳压管

、

反相击穿电压决定。

取

，参考电平

=2.5V,输入幅度为5V，频率为1kHz的正弦波，

其仿真电路为：

输出波形为：

（16）反相输入迟滞比较器：

将运放的同相端与地相连，刚开始工作时，运放的同相输入端电压为0，即最开始时与0电平比较，是反相过零比较。

当输入信号从小变大，开始时输入信号为负，运放输出被限幅后的输出电平

，输出电平通过端子1反馈回运放同相输入端，此时输入信号与

（

为INA133内阻25k

），当输入信号超过

时，输出极性相反。

输出

，当输入信号又从大开始变小，通过1反馈回运放的同相端的是电平

此时，输入信号和

比较，当输入信号减小到小于

，输出极性翻转，输出为

。

仿真电路为：

取输入为

，得到输出波形为：

（17）三角波转换为锯齿波：

（18）方波变换成锯齿波

求解二阶微分方程电路

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