一种比例、加减运算电路实验板及其使用方法与流程

本发明涉及模拟电子实验技术领域，尤其是一种比例、加减运算电路实验板及其使用方法。

背景技术：

由集成运放组成的比例、加减运算电路有反相比例、同相比例、电压跟随、反相求和、差分比例运算电路，运算电路较多，然而实验课时减少，需要一种实验效率更高的实验装置；学生在进行比例、加减运算电路实验时，现有实验板上的元器件摆放位置不合理，同教科书上的电路图相差较大，造成接好的实验电路不够直观，降低了学生的实验效率；实验板上的元器件之间没有连线，造成学生接线的数量多，容易接线出错，遇故障不容易检查电路。

技术实现要素：

本发明需要解决的技术问题是提供一种比例、加减运算电路实验板及其使用方法，用于解决学生在做实验时，元器件的摆放位置和电路图相差较大的问题，以及解决学生遇故障不容易检查电路、实验电路接线复杂的问题，实现实验板连接方便、使用可靠、操作简单。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种比例、加减运算电路实验板，其特征在于：包括14个测试端、集成运放μa741、电阻r1、r2、r3、r4、r5、r6、r7；集成运放μa741的管脚2、3、4、6、7分别对应着测试端2、3、4、6、7；电阻r1、r2的一端分别与测试端11、测试端12连接，电阻r1、r2的另一端连接后与测试端2连接；电阻r6、r7的一端分别与测试端16、测试端17连接，电阻r6、r7的另一端连接后与测试端2连接；电阻r3、r4、r5的一端分别与测试端13、测试端14、测试端15连接，电阻r3、r4、r5的另一端连接后与测试端3连接；测试端9与测试端10连接，测试端9、测试端10的另一端与地连接；+12v电源与测试端7连接，-12v电源与测试端4连接。

本发明技术方案的进一步改进在于：当采用如下连接方式时，形成反相比例运算电路；具体的连接方式为：测试端12为输入端ui，测试端16与测试端6连接，测试端6为输出端uo，测试端13与测试端14连接，测试端14与测试端9连接；

形成的反相比例运算电路包括ua741运算放大器、10kω的电阻r2、100kω的电阻r6、r3和r4并联后的电阻rp；所述输入端ui通过电阻r2与ua741运算放大器的2脚连接，ua741运算放大器的3脚通过电阻rp接地，ua741运算放大器的6脚为输出端uo，ua741运算放大器的2脚通过电阻r6与输出端uo连接。

本发明技术方案的进一步改进在于：当采用如下连接方式时，形成同相比例运算电路；具体的连接方式为：测试端14为输入端ui，测试端13与测试端14连接，测试端16与测试端6连接，测试端6为输出端uo，测试端12与测试端9连接；

形成的同相比例运算电路包括ua741运算放大器、10kω的电阻r2、100kω的电阻r6、r3和r4并联后的电阻rp；所述输入端ui通过电阻rp与ua741运算放大器的3脚连接，ua741运算放大器的2脚通过电阻r2接地，ua741运算放大器的6脚为输出端uo，ua741运算放大器的2脚通过电阻r6与输出端uo连接。

本发明技术方案的进一步改进在于：当采用如下连接方式时，形成电压跟随器；具体的连接方式为：测试端13为输入端ui，测试端17与测试端6连接，测试端6为输出端uo；

形成的电压跟随器包括ua741运算放大器、10kω的电阻r3、10kω的电阻r7；所述输入端ui通过电阻r3与ua741运算放大器的3脚连接，ua741运算放大器的6脚为输出端uo，ua741运算放大器的2脚通过电阻r7与输出端uo连接。

本发明技术方案的进一步改进在于：当采用如下连接方式时，形成反相求和运算电路；具体的连接方式为：测试端11为输入端ui1，测试端12为输入端ui2，测试端16与测试端6连接，测试端6为输出端uo，测试端13与测试端14连接，测试端14与测试端15连接，测试端15与测试端9连接；

形成的反相求和运算电路包括ua741运算放大器、10kω的电阻r1、10kω的电阻r2、100kω的电阻r6、r3和r4及r5并联后的电阻rp；所述输入端ui1通过电阻r1与ua741运算放大器的2脚连接，所述输入端ui2通过电阻r2与ua741运算放大器的2脚连接，ua741运算放大器的3脚通过电阻rp接地，ua741运算放大器的6脚为输出端uo，ua741运算放大器的2脚通过电阻r6与输出端uo连接。

本发明技术方案的进一步改进在于：当采用如下连接方式时，形成差分比例运算电路；具体的连接方式为：测试端12为输入端ui1，测试端13为输入端ui2，测试端16与测试端6连接，测试端6为输出端uo，测试端14与测试端9连接；

形成的差分比例运算电路包括ua741运算放大器、10kω的电阻r2、10kω的电阻r3、100kω的电阻r6、100kω的电阻r4；所述输入端ui1通过电阻r2与ua741运算放大器的2脚连接，所述输入端ui2通过电阻r3与ua741运算放大器的3脚连接，ua741运算放大器的3脚通过电阻r4接地，ua741运算放大器的6脚为输出端uo，ua741运算放大器的2脚通过电阻r6与输出端uo连接。

一种比例、加减运算电路实验板的使用方法，该实验板包含如下a-e共5种使用方法中的一种或多种：

a、反相比例运算电路：测试端12为输入端ui，测试端16与测试端6连接，测试端6为输出端uo，测试端13与测试端14连接，测试端14与测试端9连接；

按上述方式接好电路，接入直流电压信号到测试端12，将万用表拨到直流电压量程，黑表笔接入测试端10，红表笔接入测试端12，万用表显示输入电压值ui，看着万用表的显示同时调节直流电压信号为30mv，调好后红表笔接入测试端6，从万用表读出输出电压值uo，记录实验数据，以此类推，分别测量输入电压值ui为100mv、300mv、1000mv、3000mv时输出电压值uo，并求实测输出电压值uo与理论值的误差；

b、同相比例运算电路：测试端14为输入端ui，测试端13与测试端14连接，测试端16与测试端6连接，测试端6为输出端uo，测试端12与测试端9连接；

按上述方式接好电路，接入直流电压信号到测试端14，将万用表拨到直流电压量程，黑表笔接入测试端10，红表笔接入测试端14，万用表显示输入电压值ui，看着万用表的显示同时调节直流电压信号为30mv，调好后红表笔接入测试端6，从万用表读出输出电压值uo，记录实验数据，以此类推，分别测量输入电压值ui为100mv、300mv、1000mv、3000mv时输出电压值uo，并求实测输出电压值uo与理论值的误差；

c、电压跟随器：测试端13为输入端ui，测试端17与测试端6连接，测试端6为输出端uo；

按上述方式接好电路，接入直流电压信号到测试端13，将万用表拨到直流电压量程，黑表笔接入测试端10，红表笔接入测试端13，万用表显示输入电压值ui，看着万用表的显示同时调节直流电压信号为-2v，调好后红表笔接入测试端6，从万用表读出输出电压值uo，记录实验数据，以此类推，分别测量输入电压值ui为-0.5v、0v、0.5v、2v时的输出电压值uo；

d、反相求和运算电路：测试端11为输入端ui1，测试端12为输入端ui2，测试端16与测试端6连接，测试端6为输出端uo，测试端13与测试端14连接，测试端14与测试端15连接，测试端15与测试端9连接；

按上述方式接好电路，接入两个直流电压信号分别到测试端11、测试端12，将万用表拨到直流电压量程，黑表笔接入测试端10，调节输入端ui1、ui2的直流电压信号分别为0.3v、0.2v，调好后红表笔接入测试端6，从万用表读出输出电压值uo，记录实验数据，以此类推，测量输入端ui1、ui2的直流电压信号分别为-0.3v、0.2v时输出电压值uo，并求实测输出电压值uo与理论值的误差；

e、差分比例运算电路：测试端12为输入端ui1，测试端13为输入端ui2，测试端16与测试端6连接，测试端6为输出端uo，测试端14与测试端9连接；

按上述方式接好电路，接入两个直流电压信号分别到测试端12、测试端13，将万用表拨到直流电压量程，黑表笔接入测试端10，调节输入端ui1、ui2的直流电压信号分别为0.5v、1v，调好后红表笔接入测试端6，从万用表读出输出电压值uo，记录实验数据，以此类推，测量输入端ui1、ui2的直流电压信号分别为1.8v、2v时输出电压值uo，测量输入端ui1、ui2的直流电压信号分别为2v、2v时输出电压值uo，并求实测输出电压值uo与理论值的误差。

由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步是：

1、本发明通过对实验板上的元器件进行巧妙设计，使实验板上的元器件摆放位置同教科书上的电路图相差不大，位置摆放合理，使学生在做电路实验时方便接线，方便排查故障，学习知识快，帮助学生更好的理解运算电路知识，节省了实验时间，提高了实验教学的质量。

2、本发明通过设计制作比例、加减运算电路实验板，实验板上的元器件之间有一些连线，在指定位置留出测试端，学生可以在测试端接入导线来连接电路，并用数字万用表等仪器对电路进行测量，接线的数量少，容易连线，容易检查电路，有效的降低了实验电路接线难度，操作简单，提高了学生的实验效率。

附图说明

图1是本发明的实验板原理图；

图2是本发明的反相比例运算电路原理图；

图3是本发明的同相比例运算电路原理图；

图4是本发明的电压跟随器原理图；

图5是本发明的反相求和运算电路原理图；

图6是本发明的差分比例运算电路原理图。

图1～6中各标号：2、3、4、6、7、9、10、11、12、13、14、15、16、17-测试端，a-ua741运算放大器，r1、r2、r3、r4、r5、r6、r7-电阻，rp-电阻。

具体实施方式

本发明是针对大学电子电路实验板上的元器件摆放位置不合理，同教科书上的电路图相差较大，造成接好的实验电路不直观，实验板上的元器件之间没有连线，造成学生接线的数量多，容易接线出错而发明的一种简单易操作的电路实验板及其使用方法。

下面结合图1～6对本发明做进一步详细说明：

如图1所示，一种比例、加减运算电路实验板，包括14个测试端、集成运放μa741、电阻r1、r2、r3、r4、r5、r6、r7；集成运放μa741的管脚2、3、4、6、7分别对应着测试端2、3、4、6、7；电阻r1、r2的一端分别与测试端11、测试端12连接，电阻r1、r2的另一端连接后与测试端2连接；电阻r6、r7的一端分别与测试端16、测试端17连接，电阻r6、r7的另一端连接后与测试端2连接；电阻r3、r4、r5的一端分别与测试端13、测试端14、测试端15连接，电阻r3、r4、r5的另一端连接后与测试端3连接；测试端9与测试端10连接，测试端9、测试端10的另一端与地连接；+12v电源与测试端7连接，-12v电源与测试端4连接。

如图2所示，当采用如下连接方式时，形成反相比例运算电路；具体的连接方式为：测试端12为输入端ui，测试端16与测试端6连接，测试端6为输出端uo，测试端13与测试端14连接，测试端14与测试端9连接；

形成的反相比例运算电路包括ua741运算放大器、10kω的电阻r2、100kω的电阻r6、r3和r4并联后的电阻rp；所述输入端ui通过电阻r2与ua741运算放大器的2脚连接，ua741运算放大器的3脚通过电阻rp接地，ua741运算放大器的6脚为输出端uo，ua741运算放大器的2脚通过电阻r6与输出端uo连接。

如图3所示，当采用如下连接方式时，形成同相比例运算电路；具体的连接方式为：测试端14为输入端ui，测试端13与测试端14连接，测试端16与测试端6连接，测试端6为输出端uo，测试端12与测试端9连接；

形成的同相比例运算电路包括ua741运算放大器、10kω的电阻r2、100kω的电阻r6、r3和r4并联后的电阻rp；所述输入端ui通过电阻rp与ua741运算放大器的3脚连接，ua741运算放大器的2脚通过电阻r2接地，ua741运算放大器的6脚为输出端uo，ua741运算放大器的2脚通过电阻r6与输出端uo连接。

如图4所示，当采用如下连接方式时，形成电压跟随器；具体的连接方式为：测试端13为输入端ui，测试端17与测试端6连接，测试端6为输出端uo；

形成的电压跟随器包括ua741运算放大器、10kω的电阻r3、10kω的电阻r7；所述输入端ui通过电阻r3与ua741运算放大器的3脚连接，ua741运算放大器的6脚为输出端uo，ua741运算放大器的2脚通过电阻r7与输出端uo连接。

如图5所示，当采用如下连接方式时，形成反相求和运算电路；具体的连接方式为：测试端11为输入端ui1，测试端12为输入端ui2，测试端16与测试端6连接，测试端6为输出端uo，测试端13与测试端14连接，测试端14与测试端15连接，测试端15与测试端9连接；

形成的反相求和运算电路包括ua741运算放大器、10kω的电阻r1、10kω的电阻r2、100kω的电阻r6、r3和r4及r5并联后的电阻rp；所述输入端ui1通过电阻r1与ua741运算放大器的2脚连接，所述输入端ui2通过电阻r2与ua741运算放大器的2脚连接，ua741运算放大器的3脚通过电阻rp接地，ua741运算放大器的6脚为输出端uo，ua741运算放大器的2脚通过电阻r6与输出端uo连接。

如图6所示，当采用如下连接方式时，形成差分比例运算电路；具体的连接方式为：测试端12为输入端ui1，测试端13为输入端ui2，测试端16与测试端6连接，测试端6为输出端uo，测试端14与测试端9连接；

形成的差分比例运算电路包括ua741运算放大器、10kω的电阻r2、10kω的电阻r3、100kω的电阻r6、100kω的电阻r4；所述输入端ui1通过电阻r2与ua741运算放大器的2脚连接，所述输入端ui2通过电阻r3与ua741运算放大器的3脚连接，ua741运算放大器的3脚通过电阻r4接地，ua741运算放大器的6脚为输出端uo，ua741运算放大器的2脚通过电阻r6与输出端uo连接。

一种比例、加减运算电路实验板的使用方法，该实验板包含如下a-e共5种使用方法中的一种或多种：

a、反相比例运算电路：测试端12为输入端ui，测试端16与测试端6连接，测试端6为输出端uo，测试端13与测试端14连接，测试端14与测试端9连接；

按上述方式接好电路，接入直流电压信号到测试端12，将万用表拨到直流电压量程，黑表笔接入测试端10，红表笔接入测试端12，万用表显示输入电压值ui，看着万用表的显示同时调节直流电压信号为30mv，调好后红表笔接入测试端6，从万用表读出输出电压值uo，记录实验数据，以此类推，分别测量输入电压值ui为100mv、300mv、1000mv、3000mv时输出电压值uo，并求实测输出电压值uo与理论值的误差；

b、同相比例运算电路：测试端14为输入端ui，测试端13与测试端14连接，测试端16与测试端6连接，测试端6为输出端uo，测试端12与测试端9连接；

按上述方式接好电路，接入直流电压信号到测试端14，将万用表拨到直流电压量程，黑表笔接入测试端10，红表笔接入测试端14，万用表显示输入电压值ui，看着万用表的显示同时调节直流电压信号为30mv，调好后红表笔接入测试端6，从万用表读出输出电压值uo，记录实验数据，以此类推，分别测量输入电压值ui为100mv、300mv、1000mv、3000mv时输出电压值uo，并求实测输出电压值uo与理论值的误差；

c、电压跟随器：测试端13为输入端ui，测试端17与测试端6连接，测试端6为输出端uo；

按上述方式接好电路，接入直流电压信号到测试端13，将万用表拨到直流电压量程，黑表笔接入测试端10，红表笔接入测试端13，万用表显示输入电压值ui，看着万用表的显示同时调节直流电压信号为-2v，调好后红表笔接入测试端6，从万用表读出输出电压值uo，记录实验数据，以此类推，分别测量输入电压值ui为-0.5v、0v、0.5v、2v时的输出电压值uo；

d、反相求和运算电路：测试端11为输入端ui1，测试端12为输入端ui2，测试端16与测试端6连接，测试端6为输出端uo，测试端13与测试端14连接，测试端14与测试端15连接，测试端15与测试端9连接；

按上述方式接好电路，接入两个直流电压信号分别到测试端11、测试端12，将万用表拨到直流电压量程，黑表笔接入测试端10，调节输入端ui1、ui2的直流电压信号分别为0.3v、0.2v，调好后红表笔接入测试端6，从万用表读出输出电压值uo，记录实验数据，以此类推，测量输入端ui1、ui2的直流电压信号分别为-0.3v、0.2v时输出电压值uo，并求实测输出电压值uo与理论值的误差；

e、差分比例运算电路：测试端12为输入端ui1，测试端13为输入端ui2，测试端16与测试端6连接，测试端6为输出端uo，测试端14与测试端9连接；

按上述方式接好电路，接入两个直流电压信号分别到测试端12、测试端13，将万用表拨到直流电压量程，黑表笔接入测试端10，调节输入端ui1、ui2的直流电压信号分别为0.5v、1v，调好后红表笔接入测试端6，从万用表读出输出电压值uo，记录实验数据，以此类推，测量输入端ui1、ui2的直流电压信号分别为1.8v、2v时输出电压值uo，测量输入端ui1、ui2的直流电压信号分别为2v、2v时输出电压值uo，并求实测输出电压值uo与理论值的误差。

综上所述，本发明通过对实验板上的元器件摆放位置优化设计，有效的降低了实验电路接线难度，使学生方便接线，方便排查故障，从而帮助学生更好的理解运算电路知识，提高了实验教学的质量。