課程設(shè)計(jì)（論文）集成運(yùn)算放大器放大電路仿真設(shè)計(jì)

1、課程設(shè)計(jì)題目：集成運(yùn)算放大器放大電路仿真設(shè)計(jì)學(xué)生姓名：學(xué) 號(hào)：院 系：專業(yè)班級(jí)： 指導(dǎo)教師姓名及職稱： 起止時(shí)間： 課程設(shè)計(jì)評(píng)分：集成運(yùn)算放大器放大電路仿真設(shè)計(jì)1集成運(yùn)算放大器放大電路概述 集成電路是一種將“管”和“路”緊密結(jié)合的器件，它以半導(dǎo)體單晶硅為芯片，采用專門的制造工藝，把晶體管、場(chǎng)效應(yīng)管、二極管、電阻和電容等元件及它們之間的連線所組成的完整電路制作在一起，使之具有特定的功能。集成放大電路最初多用于各種模擬信號(hào)的運(yùn)算（如比例、求和、求差、積分、微分）上，故被稱為運(yùn)算放大電路，簡(jiǎn)稱集成運(yùn)放。集成運(yùn)放廣泛用于模擬信號(hào)的處理和產(chǎn)生電路之中，因其高性價(jià)能地價(jià)位，在大多數(shù)情況下，已經(jīng)取代了分立元

2、件放大電路。2 電路原理分析2.1 電路如圖1所示圖1 此電路為反向比例運(yùn)算電路，這是電壓并聯(lián)負(fù)反饋電路。輸入電壓v1通過電阻r1作用于集成運(yùn)放的反相輸入端，故輸出電壓v0與v1反相。圖2 仿真結(jié)果圖輸入輸出關(guān)系理論輸出值仿真輸出值電路功能-5v-5v反相比例運(yùn)算電路其中2.2電路如圖3所示圖3此電路為反相求和運(yùn)算電路，其電路的多個(gè)輸入信號(hào)均作用于集成運(yùn)放的反相輸入端，根據(jù)“虛短”和“虛斷”的原則，節(jié)點(diǎn)n的電流方程為所以 圖4 仿真結(jié)果圖輸入輸出關(guān)系理論輸出值仿真輸出值電路功能-3v2.999v反相求和放大電路其中2.3電路如圖5所示圖5此電路為電壓跟隨器電路，此電路輸出電壓的全部反饋到反相輸

3、入端，電路引入電壓串聯(lián)負(fù)反饋，且反饋系數(shù)為1，由于，故輸出電壓與輸入電壓的關(guān)系為圖6 仿真結(jié)果圖輸入輸出關(guān)系理論輸出值仿真輸出值電路功能100mv1000.008mv電壓跟隨器2.4 電路如圖7所示圖7從對(duì)比例運(yùn)算電路和求和運(yùn)算電路的分析可知，輸出電壓與同相輸入端信號(hào)電壓極性相同，與反相輸入端信號(hào)電壓極性相反，因而如果多個(gè)信號(hào)同時(shí)作用于兩個(gè)輸入端時(shí)，就可以實(shí)現(xiàn)加減運(yùn)算。，圖8 仿真結(jié)果圖輸入輸出關(guān)系理論輸出值仿真輸出值電路功能1v1v加減運(yùn)算電路2.5 電路如圖9所示圖9此電路為積分運(yùn)算電路，利用積分運(yùn)算電路可以實(shí)現(xiàn)方波三角波的波形變換和正弦余弦的移相功能。其中，電路輸入為100hz/2v的方

4、波，輸出為vopp=100mv圖10仿真結(jié)果圖 輸入方波，輸出三角波2.6電路如圖11所示圖11此電路為微分運(yùn)算電路，根據(jù)“虛短”和“虛斷”的原則，為“虛地”，電容，因而輸出電壓為，輸出電壓與輸入電壓的變化率成比例。圖12 仿真結(jié)果圖輸入方波（rct/2），輸出為尖頂波2.7 如圖13所示，此電路為二階低通濾波電路圖13設(shè)截止頻率為fp，頻率低于fp的信號(hào)能夠通過，高于fp的信號(hào)被衰減的濾波電路稱之為低通濾波器。使的頻率為通帶截止頻率fp。圖14圖15 仿真結(jié)果圖所以截止頻率fp2.8 如圖16所示，此電路為二階高通濾波電路圖16設(shè)截止頻率為fp，頻率高于fp的信號(hào)能夠通過，低于fp的信號(hào)被衰

5、減的濾波電路稱之為高通濾波器。使的頻率為通帶截止頻率fp。圖17圖18 仿真結(jié)果圖所以截止頻率fp2.9 電路如圖19所示，此電路為二階帶通濾波電路圖19設(shè)低頻段的截止頻率為fp1，高頻段的截止頻率為fp2，頻率為fp1到fp2之間的信號(hào)能夠通過，低于fp1和高于fp2的信號(hào)被衰減的濾波電路稱之為帶通濾波器。圖20圖21所以所以帶寬2.10 如圖22所示，此電路為二階帶阻濾波電路圖22頻率低于fp1和高于fp2的信號(hào)能夠通過，而頻率在兩者之間的信號(hào)被衰減的濾波電路稱為帶阻濾波器。圖23圖24阻帶寬度為2.11電路如圖25，信號(hào)源輸入2v/100hz的正弦波，觀察輸入和輸出的波形，說明電路的功能

6、。如果把二極管去掉，輸出波形有什么變化。圖25此電路為過零比較電路，電路只有一個(gè)閾值電壓，輸入電壓逐漸增大或減小過程中，當(dāng)通過ut時(shí)，輸出電壓產(chǎn)生躍變，從高電平躍變?yōu)榈碗娖?，或者從低電平躍變?yōu)楦唠娖健]去掉二極管時(shí)波形如圖26所示圖26去掉二極管時(shí)波形如圖27所示圖27當(dāng)去掉二極管時(shí)，輸出波形幅度增大。2.12電路如圖28所示，此電路為滯回比較電路圖28電路有兩個(gè)閾值電壓，輸入電壓ui從小變大過程中使輸出電壓uo產(chǎn)生躍變的閾值電壓ut1，不等于從大變小過程中使輸出電壓uo產(chǎn)生躍變的閾值電壓ut2，電路具有滯回特性。圖29 仿真結(jié)果圖計(jì)算電路的兩個(gè)閾值從集成運(yùn)放輸出端的限幅電路可以看出，。集成運(yùn)

7、放反相輸入端電位，同相輸入端電位，令，求出的就是閾值電壓，因此得出，由仿真圖29知，輸入為2vp，輸出為6.5vp，所以，對(duì)比輸入輸出波形，也基本符合理論計(jì)算值。2.13下圖30為音響的音調(diào)控制電路，（1）低音反饋網(wǎng)絡(luò)由哪些元件組成（2）高音反饋環(huán)節(jié)由哪些元件組成。(3)輸入100hz,0.71v的信號(hào)，將rp1、rp2分別調(diào)到50的位置，觀察輸入輸出波形的幅度，并記錄。(4) 輸入100hz,0.71v的信號(hào),rp2在50位置不變，rp1從0%變到100，觀察輸入輸出波形的變化情況，并記錄。（5）輸入2000hz/0.7v信號(hào)，rp1在50位置不變，rp2從0變到100，觀察輸入輸出波形的變

8、化，并記錄。圖30此電路為音響的音調(diào)控制電路，該電路調(diào)試方便，信噪比高，圖30中c3和c4的容量大于c1，對(duì)于低音信號(hào)c3和c4可視為開路，而對(duì)于高音信號(hào)c1可視為短路。問題（1）答：低音反饋網(wǎng)絡(luò)由r2、rp1和r3組成，（2）高音反饋網(wǎng)絡(luò)由r4、rp2和c1組成。（3）波形如圖31所示圖31輸入約為2vpp，輸出約為1.1vpp。（4）圖32 圖32為輸入100hz,0.71v的信號(hào),rp2在50位置不變，rp1在0%圖31為輸入100hz,0.71v的信號(hào),rp2在50位置不變，rp1在50%圖33為輸入100hz,0.71v的信號(hào),rp2在50位置不變，rp1在100%圖33如圖所示，當(dāng)

9、rp1在0%，vpp約為0.4vpp，當(dāng)rp1在50%，vpp約為1.1vpp，當(dāng)rp1在100%，vpp約為2.4vpp，所以隨著rp1的增大，低音提升越大。（5）圖34圖34為輸入200hz,0.71v的信號(hào),rp1在50位置不變，rp2在0%圖35圖35為輸入200hz,0.71v的信號(hào),rp1在50位置不變，rp2在50%圖36圖36為輸入200hz,0.71v的信號(hào),rp1在50位置不變，rp2在50%如圖所示，當(dāng)rp2在0%，vpp約為1.4vpp，當(dāng)rp2在50%，vpp約為1.3vpp，當(dāng)rp2在100%，vpp約為1.2vpp，所以隨著rp2的增大，高音提升越大。2.14電路

10、如圖37（1）推導(dǎo)輸入與輸出電壓的關(guān)系，分析說明電路功能。(2)信號(hào)輸入一個(gè)100hz/100mv的信號(hào)，觀察并記錄輸入與輸出波形。（3）改變r(jià)2與r1的比值，觀察輸出波形的變化。圖37（1）此電路為半波整流電路，半波整流是利用二極管的單向?qū)щ娦赃M(jìn)行整流的最常用的電路，半波整流利用二極管單向?qū)ㄌ匦?，在輸入為?biāo)準(zhǔn)正弦波的情況下，輸出獲得正弦波的正半部分，負(fù)半部分則損失掉。并且此電路為反相比例運(yùn)算放大電路，所以，（2）信號(hào)輸入一個(gè)100hz/100mv的信號(hào)，輸入與輸出波形如圖38所示圖38（1）設(shè)r2=100，r1=10（2）信號(hào)輸入一個(gè)100hz/100mv的信號(hào)，輸入與輸出波形如圖39所示

11、圖392.15電路如圖40（1）推導(dǎo)輸入與輸出電壓的關(guān)系，分析說明電路功能。(2)信號(hào)輸入一個(gè)100hz/100mv的信號(hào)，觀察并記錄輸入與輸出波形。（3）改變電阻r6,對(duì)電路的輸出有什么影響。圖40（1）此電路為全波整流電路，全波整流是一種對(duì)交流整流的電路。全波整流，就是對(duì)交流電的正、負(fù)半周電流都加以利用，輸出的脈動(dòng)電流，是將交流電的負(fù)半周也變成正半周，即將50hz的交流電流，變成100hz的脈動(dòng)電流。所以此電路可以使交流信號(hào)轉(zhuǎn)換為直流信號(hào)。（2）信號(hào)輸入一個(gè)100hz/100mv的信號(hào)，輸入與輸出波形如圖41所示圖41（1）增大電阻r6，波形往上攀升。如圖42圖422.16：電路如圖43（1）推導(dǎo)輸入與輸出的關(guān)系，說明電路的功能。（2）