模拟电路综合专题实验讲义

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1、模拟电路综合专题实验——讲义电光学院电子信息实验中心王艳芳23目录实验一基于TI-FilterPro的滤波器设计3一、实验目的3二、实验原理3三、实验仪器4四、实验内容及步骤4五、思考题11实验二运算放大器输出稳定性研究12一、实验目的12二、实验原理12三、实验仪器15四、实验内容及步骤15五、思考题15实验三差模小信号放大器设计16一、实验目的16二、实验原理16三、实验仪器18四、实验内容及步骤18五、思考题18实验四D类功率放大器设计19一、实验目的19二、实验原理19三、实验仪器23四、实验内容及步骤23五、思考题2323实验一

2、基于TI-FilterPro的滤波器设计一、实验目的1.掌握FilterPro的使用方法，能够利用该软件设计RC有源滤波器。2.掌握TINA-TI的使用方法，能够利用该软件优化设计常用的模拟电路，并对该电路进行时域和频域的仿真。二、实验原理1.滤波器介绍在介绍FilterPro之前，我们先简要介绍一下滤波器。按处理的信号不同，分为数字滤波器和模拟滤波器，我们重点研究模拟滤波器。按选通信号的频率范围不同，分为低通、高通、带通、带阻。按硬件结构的不同，分为有源滤波器和无源滤波器。无源滤波器：RLC，RC滤波器电路简单，抗干扰性强，有较好的低频

3、性能，并且选用标准的阻容元件，无需直流电源供电，能够输出高电压和大电流，但是带负载能力差，并且不能对信号进行放大。有源滤波器，电路中含有运算放大器或晶体管等，优点是不需要电感，因而体积小、重量轻，也不存在电感带来的损耗和非线性，运放增益大，输入阻抗高，输出阻抗低，因而兼有放大和缓冲的作用，且不需要考虑电路级联时匹配的问题，缺点是工作频率受运放带宽的限制，且要有电源，滤波效果容易受到电源的影响。按归一化函数分为巴特沃兹、切比雪夫、贝塞尔、椭圆。低通、高通、带通及带阻都可以有低通变换得到，不同的归一化低通函数可以分为：巴特沃兹、切比雪夫、贝塞

4、尔、椭圆。巴特沃斯滤波器通带最平坦，阻带下降慢。切比雪夫滤波器通带等纹波，阻带下降较快。贝塞尔滤波器通带等纹波，阻带下降慢。也就是说幅频特性的选频特性最差。但是，贝塞尔滤波器具有最佳的线性相位特性。此外，还有椭圆滤波器，椭圆滤波器在通带等纹波（阻带平坦或等纹波），阻带下降最快。按照阶数：一阶、二阶等等。滤波器电压增益在过渡带的下降速率为20db/十倍频，则为1阶，40db/十倍频则为2阶，若下降速率为N*20db/十倍频则为N阶——H（S）分数线下S的最高次方数。在实际的模拟电路当中，RC有源滤波器，应用最为广泛，在设计RC有源滤波器时，

5、我们要考虑的因素比较多，如：截止频率、带宽、纹波幅度等因素，如果纯通过手动计算，将是一个特别复杂的过程，因而我们一般先用现成的滤波器设计软件进行前期设计，得到初始的电路参数，然后在实际设计、验证。在众多的滤波器设计软件当中，经过实际比较，我们选择TI公司的FilterPro。下面对FilterPro软件介绍。2.FilterPro简介FilterPro是TI公司推出的一款滤波器设计软件，该软件可以从TI的官方网站上免费获得，该软件功能强大，可以对滤波器的各种详细参数进设计，输入参数后，就可以得到滤波的幅频特性、相频特性曲线，并且可以得到能

6、够具体的电路，包括R、C等元件的值，有了这个软件我们就可以根据需要快速的得到我们想要的电路图。3.TINA-TI简介TINA-TI23是TI公司和DesignSoft公司联合推出的专门为TI器件进行SPICE仿真的软件，它基于SPICE模型，是一款科学而且功能强大的电路仿真软件。它拥有内置信号源，频谱仪，示波器等模块，能分析所设计电路的时域和频域响应。TI公司在其网上免费提供这个软件，并专门为几乎所有的TI运算放大器，部分特殊功能放大器和一些开关电源芯片制作了TINA的器件模型，这样用户将不再需要自己从SPICE模型转换为TINA模型，节

7、约了大量的时间。同时，TINA-TI中还内建了大量的例子，包括TI大部分运放的测试电路及一些常用的模拟电路。在我们《模拟电路综合设计及应用》这门课中，我们首先利用TINA-TI对电路进行仿真，得到初始的设计参数，然后再在面包板上进行实际的验证。在以下几章的实验内容中我们将就具体实例介绍TINA-TI的使用方法。一、实验仪器台式计算机，示波器，信号发生器，直流稳压电源，万用表，面包板等。二、实验内容及步骤1.利用FilterPro设计高性能语音信号滤波器在模拟电路所处理的信号当中，语音信号是特别常见的信号。语音信号频段范围一般为20到20K

8、hz，所以一般采用20Khz的低通滤波器对其进行滤波处理。下面我们以语音信号低通滤波为例，介绍一下利用FilterRro设计RC有源滤波器的方法。设计要求：低通，-3db截止频率20khz，-