西电电院模电大作业(共31页).docx

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1、精选优质文档-倾情为你奉上模拟电子技术基础综合设计题 日期：2013年5月29日一、集成运放放大器基本应用1、同相比例放大器分析，信号频率：100Hz，振幅：1V，得到输出频率不变，增益Au=1+R2R1=2，符合设计要求。2、反相比例放大器放大器闭环增益Au=-R2R1，期中R2=R1=1k，得Au=-1。期中信号源频率为100Hz，振幅为4V,无偏幅。分析得到，输出与输入反相，符合设计要求。3、反相相加器当R=R1=R2=R3时，三输入反相相加器可实现的功能是UO=-RfR(Ui1+Ui2+Ui3)。分析：取信号源频率100Hz，Ui1=sint，Ui2=1.5sint，Ui3=2sint

2、，R=1 k。仿真输出为：UO=-4.5sint，且频率不变，不发生偏移，符合设计要求。4、电压跟随器电压跟随器为增益为1的放大器按同相比例放大器的思路来设计。仿真电路图为：分析：输入为100Hz的三角波，输出不变，符合设计要求。5、差动积分器 积分器的功能就是完成积分运算，即输出的电压与输入的电压的积分成正比。差动积分器完成输出的电压与正相输入电压与反向输入电压只差的积分成正比。仿真电路图：仿真输出为：分析：期中信号1的输入为频率100Hz、振幅2V的方波，无偏移；信号2的输入为频率100Hz、振幅1V的方波，无偏移。本实验的关键在于电容的选取，太多或太小都会失真。6、微分器 将积分器的积分

3、电容和电阻的位置互换，就成了微分器。仿真电路图为：仿真输出为：分析：期中信号源频率50Hz，振幅为2V,无偏移。输出为方波，符合设计要求。本实验的关键在于电容的选取，太多或太小都会失真。7、反相输入一阶有源低通滤波器 信号源从放大器的反相段输入，反相输入端接入电阻R1，输出端接入电阻R2和C1的并联构成反馈回路，构成反相输入一阶有源低通滤波器。仿真输出为：本实验中得到的截止频率为160.127Hz，理论计算结果为159.155Hz，符合一阶低通滤波器的设计要求。分析：电路为低通滤波器，通过改变输入信号的频率，使其大于截止频率，在示波器上看出输出波形的衰减，下图为输入信号为1kHz，振幅为2v的

4、对应的示波器输出：8、同相输入一阶有源低通滤波器电容的特性是隔直流阻交流，当输入低频信号时，电容相当开路，信号可以正常输入正相端；随着信号频率增加，越来越多的信号通过电容流向了大地，频率到达一定值以后，电容相当短路。由于只有低频信号才能通过正相端，此时的滤波器会呈现通低频阻高频的特性。分析： 实验得到的频率与理论频率相差只有5Hz左右，误差非常小，符合设计要求。通过改变输入信号的频率，使其大于截止频率，在示波器上看出输出波形的衰减，下图为输入信号为800Hz，振幅为2v的对应的示波器输出：9、二阶RC有源低通滤波器波特图仪的仿真输出：示波器的仿真输出：分析： 仿真输入的正弦频率为100Hz，R

5、1=R2=10 k, R3=R4=16 k，C1=C2=0.01Uf。 仿真输出截止频率为 1kHz，与理论计算一样，仿真符合二阶低通RC低通滤波器要求。10、二阶有源RC高通滤波器高通滤波器能够让中、高频信号通过，阻止低频信号，其作用是滤去音频信号中的低频成分，增强中音和高音成分，以驱动扬声器的中音和高音单元。电路中接入的电容可以通交流而隔直流，可以让高频信号通过。当信号的频率大于f0时，可以认为大于这个频率的信号全通过，当信号频率小于f0时，信号无法通过，就会隔断，这样就实现了通高频阻低频的功能。由公式计算可得到，截止频率为：f0=12R1C1。仿真电路图为：波特图仪的仿真输出为：分析：本

6、实验得到的截止频率为1.59kHz，理论计算值为1.59kHz，符合高通滤波器的设计要求。电路为高通滤波器，通过改变输入信号的频率，使其小于截止频率，在示波器上看出输出波形的衰减，下图为输入信号为100Hz，振幅为5v的对应的示波器输出：11、带通滤波器带通滤波器只允许某个频率范围内的输入信号通过。因此当输入信号的频率低于所规定的下截止频率或者高于上截止频率时滤波器的输出信号就会下降的很快，此时认为输入的信号无法通过此滤波器，只有当频率处于上限截止频率和下限截止频率之间时，其信号幅度保持不变或略有下降，此时认为输入的信号可以通过带通滤波器。仿真电路图为：波特图仪仿真输出为：分析： 仿真输入的正

7、弦信号频率为100Hz，R1=R3=R4=R5=1k，R2=10 k，C1=C2=0.1Uf，基本符合设计要求。12、有源带阻滤波器（50Hz陷波器）当输入信号频率为某一频率范围时，输出信号会出现急剧下降的现象，此时认为带阻滤波器无法让次信号通过；当输入信号频率为此范围之外的其他信号，输出信号保持不变或略有下降，此时认为输入信号能通过此带阻滤波器。仿真电路图为：波特图仪仿真输出：示波器仿真输出：分析：A1组成带通滤波器，A2组成相加器。输入信号（3V/1.5Hz）代表待放大的信号，它受到3V/50Hz信号的干扰，经50Hz陷波器处理后，50Hz干扰杯抑制，输出了干净的信号，符合设计要求。13、

8、全通滤波器 全通滤波器的幅频特性是平行于频率轴的直线，它对频率没有选择性。主要利用其相位频率特性，作为相位校正电路或相位均衡器。仿真电路图为：波特图仪仿真幅频输出：波特图仪仿真相频输出：分析： 只是相频发生变化，幅频不变。14、过零比较器 将输入电压与参考电压零进行比较。时，为低电平，时，为高电平。仿真电路为：仿真输出为：分析：输入频率100Hz,振幅4V的正弦信号，输出为方波，符合过零比较器的设计要求。15、同相输入迟滞比较器同相迟滞比较器的信号都加到同相端。其上门限电压UTH=R1R2Ucc, UTL=-R1R2Ucc。仿真电路图为：仿真输出为：分析：正弦信号源频率100Hz，振幅4V，符

9、合设计要求。16、反相输入迟滞比较器反相迟滞比较器是信号的输入在反相段，同时在反相段接入电阻。当加在反相端的输入为正时，输出一定为负。上门限电压，。仿真电路为：仿真输出为：分析：期中，信号源频率100Hz，振幅4V。仿真结果与电路设计相符，达到设计要求。17、单运放弛张振荡器振荡频率为：仿真电路为：仿真输出为：分析：取，仿真输出符合单运放弛张振荡器。18、双运放弛张振荡器运放构成同相输入的迟滞比较器，为理想积分器。输出为方波，该方波通过电阻R给电容C恒流充电，形成三角波，反过来三角波又去控制迟滞比较器的状态转移，周二复始形成振荡。仿真电路图为：仿真输出为：分析：输出方波和三角波符合双运放振荡器

10、的设计要求。19、精密半波整流电路仿真电路为：仿真输出为：分析：，；，。符合设计要求。20、精密全波整流仿真电路为：仿真输出为：分析：，；，。符合设计要求。21、稳压二级管限幅电路仿真电路为：仿真输出为：分析：其中，输入频率为100Hz、振幅为4V的正弦信号。符合设计要求。二、设计心电信号放大电路1、设计要求A、电路总增益6080dB可调B、输入阻抗1MC、共模抑制比KCMR80dBD、带宽：0.1Hz100HzE、电路具有50Hz陷波功能F、陷波器中心衰减大于15dB。2、设计分析及组成心电信号十分微弱，一般人体心电信号的幅值约20V5mV，频带宽度为0.05Hz100Hz，由于心电信号取自

11、于活体，所以信号源内阻较高，且存在着较强的背景噪声和干扰，主要有电极极化电压引起基线漂移，电源工频干扰(50Hz)，肌电干扰(几百Hz以上)，临床上还存在高频电刀的干扰。电源工频干扰主要是以共模形式存在，幅值可达几V甚至几十V，所以心电放大器必须具有很高的共模抑制比。由于信号源内阻可达几十K、乃至几百K，所以，心电放大器的输入阻抗必须在几M以上，而且KCMR也要在80dB以上。3、主要单元电路设计一、 前置电路由于心电信号属于高强噪声下的低频微弱信号，所以要求前置放大器应具有高输入阻抗、高共模抑制比、低噪声、低漂移、具有一定的电压放大能力等特点，选择仪表放大器即可满足要求。 为了避免在强干扰信

12、号下，放大器输出产生失真，前置放大器的电压放大倍数不能设置过高，本设计选择电压放大倍数等于1.4倍。二、 低通滤波器低通滤波器电路如图 。该滤波器的参数指标为：截止频率，通带放大倍数。在该电路选择参数情况下，二阶低通滤波器的截止频率三、 高通滤波器高通滤波器选择典型的压控电压源二阶滤波器，电路结构如图。该电路的典型参数为：截止频率，通带放大倍数 。现要求滤波器的截止频率等于0.1Hz，取电容等于1F，则电阻，选用电阻。通带电压放大倍数，取，。集成运算放大器选用高精度、低漂移运算放大器INA133。四、50Hz陷波器50Hz工频信号陷波器可以采用应用广泛的双T型有源带阻滤波器，图示是自举式双T桥二阶有源带阻滤波器电路。在图中双T网络参数选择下，带阻滤波器的中心频率，电压增益为。五、末级电压放大电路对于末级电压放大器的要求是应该具有低噪声、低漂移，且具有足够大的电压放大能力和一定的频带宽度，同时输出具有比较大的动态范围。由于心电信号放大器总的电压放大倍数要求1000-10000倍，低通滤波器通频带电压放大倍数分别为1.4，高通滤波器通频带电压放大倍数分别为1/1.4所以电压放大器的电压放大倍数为1000-10000倍即可满足要求。最后级联成的电路图为：仿真输出为：符合设计要求。专心-专注-专业