清华大学电路原理仿真.docx

《清华大学电路原理仿真.docx》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、仿真实验报告（二）班级:电13姓名:苗键强学号:日期:2012年11月26日9实验名称:一、设计正弦波发生器(1)分析Wien电桥电路；(2)组成放大倍数等于3的同相比例放大器；(3)分析文桥电路和3倍同相比例放大器组成的正弦波发生器；二、设计并验证电容倍增器(1)分析电路实现电容倍增功能原理；(2)根据C设计其他电路参数。实验任务:一、设计正弦波发生器1､给定文氏电桥电路如图1所示｡其中,R=10kΩ,C=0.01μF｡要求:输入输出电压均为正弦交流,求输出电压和输入电压同相时的频率,并求同相时输出电

2、压和输入电压有效值的比值｡2､采用同相比例器放大电路如图2｡设计一个放大倍数等于3的放大器｡要求:(1)给出仿真电路图。(2)给出仿真结果,设法验证所设计放大器的放大倍数是3倍｡3、由文桥电路和三倍同相比例放大器组成一个正弦波发生器如图3所示。说明：若在设计参数下电路不起振，可略增大反馈电阻R2以增加放大器的放大倍数。9要求：（1）回答:为什么第2部分需要设计放大倍数为3的同相比例放大器?（2）给出仿真电路图。（3）给出示波器显示的波形(图3中给出了示波器两个通道的接入点)｡图中需要用游标测出周期和峰值

3、｡在振荡波形不失真的条件下(通过调节R2达到要求),将2个游标分别移至正弦波的2个相邻的最大值处,从而显示正弦波的峰值和周期｡（4）在上一步的基础上要想获得2倍频率的正弦波,给出一种解决方案｡仿真验证你的解决方案｡给出示波器显示的波形｡图中需要用游标测出周期和峰值｡在图3所示电路中,A点的电压经过由运算放大器构成的同相比例放大器的放大为B点的电压,B点电压又经过文氏电桥反馈回A点｡如果对于某个频率的正弦波来说,电路满足(平衡条件),即A点特定频率的正弦波经过放大器和反馈网络回到A点之后的幅值和相位都没有

4、发生改变,则能够在A点和B点维持特定频率稳定的正弦波｡二、设计并验证电容倍增器一种电容倍增器的电路如下图所示。9（1）说明该电路为何能够实现电容倍增功能。（2）已知C=10nF，设计该电路的其他参数，使得从端口上得到0.11μF的电容。理论分析及仿真电路:一、正弦波发生器：1、根据电路元件关系，我们可以得到：u0ui=R//1jωCR//1jωC+R+1jωC(1)整理得：u0ui=R3R+j(ωCR2-1ωC)(2)要使得输出电压和输入电压同相位，则要求：ωCR2-1ωC=0(3)即：ω=1RC=10

5、000rad/s(4)f=1.59kHz(5)此时，有：u0ui=13(6)通过Multisim仿真，电路图如下：9得到示波器示数如下:仿真结果与理论计算相符。2.根据实验要求，有：R2+R1=3R1(7)同时需满足：R1//R2=R3(8)有：R1=15kΩ(9)R2=30kΩ(10)通过Multisim仿真，电路图如下：9得到示波器示数如下:仿真结果与理论计算相符。3.因为第一步中设计的文氏电桥有：9u0ui=13(11)若要求电路能够持续运行，就要求第二步中的放大器放大倍数为3，从而信号经过正反馈

6、后能够自我维持。通过Multisim仿真，电路图如下：在电路运行后，先使得开关接上端，这时电路符合起振条件，当信号达到一定程度时，将开关接下端，这时电路可以稳定运行。得到示波器示数如下:9二、设计并验证电容倍增器设计电路图如下所示：在上图中，我们可以在电容电路串联了一个1Ω的电阻，其目的在于测量通过电容的电流。简单计算可知该电阻的串入对电路影响很小，所以可以忽略。所以通道A测量的就是通过电容的电流，而通道2测量的则是电源的电压。对电路的分析可以得出，电容两端的电压为：9UC1=1+R2R1U(12)故，

7、通过该支路的电流为：IC1=1+R2R1jωC1(13)由于放大器的虚断，此电流可以认为是电源电流。因而，从电源端看进去，等效电容为：C=IC1jωU(14)即：C=1+R2R1C1(15)将数据带入，有：R2R1=10(16)得到示波器示数如下:9观察图像可以得出，电流超前电压90o，且电流幅值约为978μV，电压幅值约为1.414V。故可求得等效电容为：C=0.11μF(17)符合题意。实验结论:一、成功设计了正弦波发生器二、设计并验证了电容倍增器9