基于软件仿真验证的含运放电路应用设计研究

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1、基于软件仿真验证的含运放电路应用设计研究　　中图分类号:TN710-34;TM92文献标识码:A　　:1004-373X(2010)22-0012-03　　　　ApplicationDesignofOp-ampCircuitBasedonSoftulationVerification　　ZHANGLing,CAOMan,XINGYa-lang　　(DepartmentofElectricEngineering,OrdnanceEngineeringCollege,Shijiazhuang050003,China)　　Abstract:Themarized.Thepu

2、tationmethodoftypicalcircuitplifierisdescribed.TheinputandoutputexpressionsarededucedandareverifiedbyProteussimulationsoftulationisidenticalethodaboutasamplecircuitofvoltagefeedbackisexplained.Thevariationoftheinputsignalcanbebetterreflectedbythecircuit.Aimingattheshortingofphasecalcul

3、ationethodofthefilterquickdesignisadopted,itispointedoutthatthepensationquantitycanbeachievedaccuratelyandquicklybysoftulation.　　Keyulationdesign;operationalamplifier　　收稿日期:2010-06-26　　0引言　　集成运算放大器广泛应用于电子电路的设计中,可以进行信号的放大、运算(加、减、乘、除、对数、反对数、平方、开方等)、处理(调制)以及波形的产生和变换。积分器和滤波器就是运放器件辅以外围电路后的两

4、种典型应用电路。当外围电路较为复杂时,输入/输出关系的表征就会变得较为繁琐和困难。Proteus软件具有模拟电路、数字电路和单片机应用系统的设计和仿真功能,是目前能够对微处理器进行较好仿真的软件,真正实现了从概念到产品的设计[1]。本文探讨了使用仿真软件设计电路的可行性[2-5],并给出了典型的电压反馈取样电路设计方法。　　1积分器和滤波器工作原理[6]　　1.1积分器工作原理　　积分器的基本电路和实际应用电路如图1(a),(b)所示。积分器的基本电路输入/输出电压关系如下:　　Uo=-1R1C1∫t0Uidt(1)　　在实际应用中,积分器的反馈电容

5、C与电阻RF并联,其输入/输出电压关系如下:　　Uo=-RFR1(11+(f/f0)2-j1f0/f+f/f0)Ui(2)　　式中:f0=1/(2πRFC1)。　　当输入的工频信号幅值为5V时,RF和R1的固定比值分别取为20kΩ和10kΩ。采用Proteus仿真软件对电容取值不同的输入/输出进行了仿真验证,结果如表1和图2所示。　　表1电容取不同值时的积分器电压输出/输入关系　　C/μF15.91.590.1590.01590.00159　　f0/Hz0.55505005000　　Vout/V0.0999

6、0.9957.079.959.99　　φVF-89.4°-84.2°-45°-5.71°-0.57°　　可见,当输入频率大于f0时,电路为积分器;当输入频率小于f0时,电路为反相器。低频电压增益为:　　AVF=-RFR1(3)　　1.2滤波器快速设计　　无限增益多路反馈二阶低通滤波器电路如图3所示。　　设计步骤如下:　　(1)根据截止频率,从表2中选定一个电容C的标称值,使其满足下式:　　K=100/(fcC)(4)　　图1积分器基本电路和实际应用电路图　　图2电容取不同值时的积分器电压输出输入曲线　　图3无限增益多路反馈电路二阶RC有源低通

7、滤波器　　表2滤波器工作频率与电容取值的对应关系　　f/Hz1～1010～102102～103(1～10)×103(1～10)×103　　C/μF20～1010～0.10.1～0.01(104～103)×10-6(103～102)×10-6　　(2)从表3查出与AV对应的电容值及K=1时的电阻值,将电阻值乘以K后,得到电阻的设计值。滤波器的基本性能参数为Q=0.707,AV=-R2/R1。　　表3二阶低通滤波器设计表　　AV12610　　R1/kΩ3.1112.5651.6971.625　　R2/kΩ3.1115.13010.18016.252　　R3/