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1、山西电子技术应用实践2008年第5期基于Multisim8的运算放大器的线性应用仿真杨庆张昌华来国红(湖北民族学院电气工程系,湖北恩施445000)摘要:在模拟电路的教学中,运算放大器的线性应用无疑是一个重点内容。如果在教学中应用Multisim8仿真辅助教学,可以避免理论教学过程中讲述枯燥,大大提高教学效率。通过仿真可以形象的将运算放大器的应用电路和结果展示在学生眼前,一方面加深学生对理论的理解,另一方面学生通过设计仿真软件看到了实际电路的结构和使用方法。关键词:Multisim8;运算放大器;教学;仿真中图分类号:G434,TP39文献标识码:A输入输出波形在示波
2、器上显示的波形如图2所示。0引言运算放大器及其应用是模拟电路教学中的一个重要内容,在教学中,传统的方法重视理论推导,学生学习时印象不深,特别是集成运算放大器的线性应用电路,种类繁多,因此在实际应用时出现的问题也较多。如果在教学中结合Mu-ltisim8的仿真,可以将运算放大器的各种电路及其输出结果动态、形象的展示在学生面前,既加深了学生的印象,提高了学生的学习效率;又减轻了老师的负担,提高了教学效果。[1,3]通过实际应用,取得了很好的效果。图2反相比例运算电路仿真结果1集成运算放大器的线性应用电路分析与仿真由实验结果可以看出,仿真输出波形(示波器下方波形,1.1比例
3、运算电路显示设置为100mV/div)刚好为输入波形(示波器上方波形,1.1.1反相比例运算电路显示设置为10mV/div)的10倍,且相位相反,即与理论值相在Multisim8的电路窗口中建立如图1所示电路。集成符。[2]运放采用741。1.1.2同相比例运算电路[2]在Multisim8的电路窗口中建立如图3所示电路。集成运放采用741。图1反相比例运算电路理论分析:图3同相比例运算电路理论分析:Rf100AV=-=-=-10(1)R110Rf20AV=1+=1+=3(2)R110通过函数发生器,给电路输入频率为1kHz,幅度为通过函数发生器,给电路输入频率为1k
4、Hz,幅度为10mV的正弦波信号,单击仿真开关,进行仿真,此时电路的收稿日期:2008-06-03第一作者杨庆男49岁硕士副教授第5期杨庆,等:基于Multisim8的运算放大器的线性应用仿真1510mV的正弦波信号,单击仿真开关,进行仿真,此时电路的和波形2,显示设置为10mV/div)的和,且相位相同,即与理输入输出波形在示波器上显示的波形如图4所示。论值相符。1.2.2同相加法器电路在Multisim8的电路窗口中建立如图7所示电路。集成运放采用741。图4同相比例运算电路仿真结果由实验结果可以看出,仿真输出波形(示波器下方波形,显示设置为20mV/div)刚好
5、为输入波形(示波器上方波形,显示设置为10mV/div)的3倍,且相位相同,即与理论值相符。1.2加法运算电路1.2.1反相加法电路在Multisim8的电路窗口中建立如图5所示电路。集成运放采用741。图7同相加法器电路理论分析:R4R2+R3R1+R3VO=(1+)(+)V1=2.000(V)R5R1+R2+R3R2+R1+R3(4)通过直流电压源,给电路输入1V的直流电压,单击仿真开关,进行仿真,此时用数字万用表测出输出端的电压为2.003V。与理论值相符。1.3积分运算电路图5反相加法电路在Multisim8的电路窗口中建立如图8所示电路。集成理论分析:运放采
6、用741。Vom=Vi1+Vi2=10+10=20(mV)(3)通过函数发生器,给电路输入频率为1kHz,幅度为10mV的正弦波信号,单击仿真开关,进行仿真,此时电路的输入输出波形在示波器上显示的波形如图6所示。图6反相加法电路仿真结果由实验结果可以看出,仿真输出波形(示波器下方波形,显示设置为20mV/div)刚好为输入波形(示波器上方波形1图8积分电路16山西电子技术2008年在电路中,R3与积分电容C1并联,目的是为了减小输出端的直流漂移,使其成为反相比例积分电路。其传递函数为:R31Au(s)=-()(5)R11+XR3C1通过函数发生器,给电路输入频率为1k
7、Hz,幅度为5V的矩形波信号,单击仿真开关,进行仿真,此时电路的输入输出波形在示波器上显示的波形如图9所示。由此可见矩形波积分后输出的是三角波。电路在参数设置满足R3C1X1时,完成积分电路功能。电路参数设置满足R3C1X[1图11数据放大器电路时,电路实现反相比例放大。仿真波形见图10(取C1为V1和V2是频率为1kHz,幅度为1mV的正弦波信号,10nF,信号频率为100Hz)。单击仿真开关,进行仿真,此时电路的输入输出波形在示波器上显示的波形如图12所示。其中Vopp=59.962mV,Vipp=3.998mV,理论计算值Vopp=59.97
