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《模拟电子电路及技术基础网络大作业集成运算放大器应用电路综合设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、模拟电子电路及技术基础网络大作业集成运算放大器应用电路综合设计电子工程学院1402014班姓名学号杨坤14020140012李宣毅14020140010邱宇14020140017一、实验目的基于模拟电子技术基础理论，设计并仿真集成运算放大器的典型应用电路，构成系统，解决复杂工程问题，通过实践工作体会并掌握模电课程的主要内容，弄清理论与实践之间的区别。二、实验内容分别设计低通滤波器，带通滤波器，移相器，相加器，方波发生器，并对产生的方波滤出基波，三次谐波，将三次谐波移相并有基波叠加。具体包括：[1]选择方波作为输入信号，频率为本人学号的后三位（单位赫兹）。[2]设计两个
2、滤波器，用低通滤波器滤出基波，用带通滤波器滤出三次谐波。确定集成运放的型号，计算滤波器中电阻和电容的取值，实现合适的通带增益和阻带抑制。[3]设计移相器，对三次谐波移相。在0到-180度范围中选取3到5个移相值，计算移相器相应的电阻和电容的取值。[4]设计加法器，叠加基波和移相后的三次谐波的波形。计算加法器中电阻的取值。[5]可三人以下组成小组，以团队合作形式完成。[6]发挥部分(选做)：1）设计方波产生器，2）有能力的团队可采用万能板（模拟多孔板）制作实物。系统框图如图2.1所示。图2.1 系统框图三、实验原理1、信号任何周期矩形信号都可以展开成三角函数形式，是由一
3、些谐波相加得到的，分别为一次、二次、三次···N次谐波，每个谐波的频率都为一次谐波的倍数，因此只要确定基波的频率，其他谐波的频率就确定，这就是滤波的理论基础。2、低通滤波器一阶有源滤波器的电路图如下：传递函数为二阶有源滤波器的电路图如下：传递函数如下：截止频率，中心频率增益，品质因数3、带通滤波器带通滤波器电路如下图：传递函数为截止频率,中心频率增益,-3dB带宽4、移相器移相即为全通滤波器，对频率没有选择性，,,移相器可以从00到-1800进行移相。电路图如下：四、实验过程及实验分析1、有实验要求可知方波的频率为f=10KHZ已知方波的频率为10KHZ,那么让基波的
4、频率在10KHZ和20KHZ之间即可，取一次谐波的频率为10KHZ。（1）用一阶低通滤波器进行模拟，通过截止频率=*10可以算出R2=1KΩC=0.1,采用3554AM运放，模拟图如下：模拟示波器的图：可以看出用一阶低通滤波器，滤出的一次谐波周期为100.855，频率刚好为10KHZ，但是滤出的一次谐波有点有点像三角波而不是正弦波。除此之外，从波特仪可以看出一阶有源低通滤波电路幅频特性衰减速度较慢，因此滤波特性较差。（2）二阶有源低通滤波电路图以及模拟结果：令R1=R2，C1=C2，根据截止频率=*104，取K=1，Q=，取C=0.01，最终算出R1=R2=1.591
5、KΩ，通过模拟发现当C=0.01，R1=R2=1.6KΩ时，运放采用3554AM,滤出的一次谐波最好,电路图以及模拟结果如下：通过比较一阶有源低通滤波器和二阶有源低通滤波器的模拟图，我们可以发现，采用二阶电路，幅频特性衰减速度较一阶明显加快，因此滤波特性较好，且二阶通带内幅频特性更平缓。因而改用二阶有源低通滤波电路，采用了二级RC电路，使阻带衰减速度增加，且选用合适的Q值，可使通带内幅频特性平坦。2、二阶带通滤波器三次谐波的频率为f=30KHZ，根据截止频率,中心频率增益,-3dB带宽，取C=5nF,带宽BW=2000，R5=200KΩ，中心频率增益A()=-1，算出
6、R1=100KΩ，=*104，算出R2=50KΩ，运放使用3554BM。电路图如下：示波器的图：根据示波器的数据可知两个光标之间的时间也就是三次谐波的周期为34.188μs，算出频率也就是29.250KHZ，大致为30KHZ,从黄色的光标与方波的上升沿之间的间隔，可以看出带通滤波器在滤除三次谐波的过程中发生了相移。因此在带通滤波器的后面加上一个移相器，可以较好地解决这个问题。电路图如下：示波器的图如下：可以看出对移相进行了较好的纠正。2、移相器一阶全通滤波器即为移相器，根据公式,,可以根据公式算出如下数据：（取=*104，C7=1nF），R12=R13=10KHZ，R
7、14为可变电阻，用以调移相角度。电路图如下：移相角度电阻R12.8KΩ2.19KΩ5.3KΩ当电阻为12.8KΩ，移相角度为，基波与移相后的三次谐波叠加图：当电阻为5.3KΩ，移相角度为，基波与移相后的三次谐波叠加图：当电阻为2.19KΩ，移相角度为-，基波与移相后的三次谐波叠加图：2、方波发生器电路图如下：根据公式=10KHZ,令C=0.05μF,R3=200KΩ,R4=10KΩ,R2=10KΩ,示波器仿真图如下：通过观察示波器上的黄蓝光标，可以看出，方波的周期为119.658μs，频率经计算得8.357KHZ,较10KHZ有较大误差，且方波的边缘
