西電模電大作業(yè)

1、 班 級(jí) 021141 模電作業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告 題 目 模電大作業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告 學(xué) 院 電子工程學(xué)院 專(zhuān) 業(yè) 學(xué)生姓名 導(dǎo)師姓名 1、 差分積分器將相減器的兩個(gè)電阻換成兩個(gè)相等的電容，則構(gòu)成差動(dòng)積分器輸出電壓公式為：微分器仿真電路圖：仿真輸出為：2、 同向遲滯比較器同相遲滯比較器信號(hào)與反饋都加到同相，而反相端的2和5并 聯(lián)之后接地， 上門(mén)限電壓，下門(mén)限電壓為。仿真電路圖為：仿真輸出為：3、 電壓電流變換負(fù)載電流IL與ui成正比，且與負(fù)載無(wú)關(guān)IL=-uiR2仿真電路圖為：仿真輸出為：4、 電壓跟隨器電壓跟隨器為增益為1的放大器按照同相比例放大器的思路來(lái)設(shè)計(jì)。通常電壓跟隨器通常用在兩個(gè)相互基連的電路中，可以

2、消除兩個(gè)電路兩級(jí)的影響，起著隔離緩沖的作用仿真電路圖：仿真輸出為：5、 二階有源低通濾波器仿真電路圖為：仿真輸出為：6、 反相相加器：由反相相加器的性質(zhì)可得，輸出與輸入的關(guān)系為：仿真電路圖為：仿真輸出為：7、 同相相加器由同相相加器的性質(zhì)可得，輸出與輸入的關(guān)系為：仿真電路圖為：仿真輸出為：8、 積分器積分器的傳輸函數(shù)為：A（jw）=-積分公式為：仿真電路圖為：仿真輸出為：9、 微分器微分器傳輸函數(shù)：A（jw）=-jwRc 微分公式為：仿真電路圖為：仿真輸出為：10、 同相輸入一階有源低通濾波器：電容的特性是隔直通交，所以對(duì)于一些輸入的低頻信號(hào)，電路中的電容就相當(dāng)于開(kāi)路，信號(hào)可以正常的輸入正相端

3、，然而隨著頻率增大，輸入的信號(hào)有一些通過(guò)電容流向了大地，所加的頻率越高，電容就相當(dāng)于短路，由于大部分高頻信號(hào)流入了大地，所以只有低頻信號(hào)才通過(guò)正相端。由此這時(shí)候?yàn)V波器會(huì)呈現(xiàn)出通低頻阻高頻。由公式可以得到低通濾波器的截止頻率為：仿真電路圖為：仿真輸出為：11、 雙T網(wǎng)絡(luò)帶阻濾波器仿真電路圖為：仿真輸出為：12、 正向比例放大器放大器閉環(huán)增益：Auf=Uo/Ui=1+R2/R1 對(duì)于R1=R2，增益為2仿真電路圖為：仿真輸出為：13、 儀用放大器仿真電路圖為仿真輸出為：14、 單運(yùn)放馳張振蕩器 振蕩頻率為： 仿真電路圖為：仿真輸出為：15、 雙運(yùn)放弛張振蕩器 第一個(gè)構(gòu)成了同相輸入的遲滯比較器，第二

4、個(gè)為理想積分器，輸出的為方波，該電路通過(guò)電阻R給電容C恒流的充放電，形成三角波，反過(guò)來(lái)三角波又去控制遲滯比較器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換，周而復(fù)始形成振蕩仿真電路圖為：仿真輸出為：心電信號(hào)放大電路設(shè)計(jì)一、背景 心電信號(hào)十分微弱，頻率一般在0.5HZ-100HZ之間，能量主要集中在17Hz附近，幅度大約在10uV-5mV之間，所需放大倍數(shù)大約為500-1000倍。而50hz工頻信號(hào)，極化電壓，高頻電子儀器信號(hào)等等干擾要求心電信號(hào)在放大的過(guò)程中始終要做好噪聲濾除的工作。二、總體設(shè)計(jì) 根據(jù)心電信號(hào)的特點(diǎn)電路的總體框架圖為：三、單元電路設(shè)計(jì)1. 高通濾波器高通濾波器選擇典型的壓控電壓源二階濾波器，電路結(jié)構(gòu)如圖。該電路

5、的典型參數(shù)為：截止頻率，通帶放大倍數(shù) ?，F(xiàn)要求濾波器的截止頻率等于0.1Hz，取電容等于40F，則電阻，選用電阻。通帶電壓放大倍數(shù)A0=1.2，取，。集成運(yùn)算放大器選用高精度、低漂移運(yùn)算放大器OP07。仿真電路圖為：仿真輸出為：2. 低通濾波器低通濾波器電路如圖 。該濾波器的參數(shù)指標(biāo)為：截止頻率，通帶放大倍數(shù)。在該電路選擇參數(shù)情況下，二階低通濾波器的截止頻率。仿真電路圖為：仿真輸出為：3. 三運(yùn)放儀表放大器 本題所用三運(yùn)放儀表放大器采用2.3所示電路，然后在前面加兩個(gè)INA133運(yùn)放、，構(gòu)成電壓跟隨器，這樣增加了電路的輸入阻抗，使所設(shè)儀表放大器更符合要求。仿真電路圖為：4、雙T帶阻濾波器（50

6、Hz陷波器）50Hz工頻信號(hào)陷波器可以采用應(yīng)用廣泛的雙T型有源帶阻濾波器，圖示是自舉式雙T橋二階有源帶阻濾波器電路。在圖中雙T網(wǎng)絡(luò)參數(shù)選擇下，帶阻濾波器的中心頻率，電壓增益為.仿真電路圖為：仿真輸出為：4. 電壓放大器 對(duì)于末級(jí)電壓放大器的要求是應(yīng)該具有低噪聲、低漂移，且具有足夠大的電壓放大能力和一定的頻帶寬度，同時(shí)輸出具有比較大的動(dòng)態(tài)范圍。由于心電信號(hào)放大器總的電壓放大倍數(shù)要求1000-10000倍，高通濾波器通頻帶電壓放大倍數(shù)分別為1.2，所以電壓放大器的電壓放大倍數(shù)為63即可滿足要求。采用低噪聲、寬頻帶集成運(yùn)算放大器NE5532構(gòu)成的電壓放大器如圖 。四、電路系統(tǒng)總體圖把電路的高通濾波器

7、、低通濾波器、三運(yùn)放儀表放大器、50Hz陷波器、電壓放大器等依次組合在一起構(gòu)成一個(gè)完整的心電信號(hào)放大器電路總體波特圖：電路輸入輸出波形變化：五、電路參數(shù)測(cè)量1. 濾波電路經(jīng)過(guò)測(cè)試發(fā)現(xiàn)，高通濾波器能實(shí)現(xiàn)阻止小于0.1HZ頻率信號(hào)的作用，低通濾波器能實(shí)現(xiàn)阻止大于100HZ頻率信號(hào)的作用，故可實(shí)現(xiàn)題目要求帶寬0.1HZ-100HZ的作用。2.三運(yùn)放儀表放大器1.1 差模增益測(cè)量方法：差動(dòng)輸入端，一端接信號(hào)源信號(hào)，另一端接地，輸入信號(hào)為10mV，測(cè)量INA133的輸出端對(duì)地的電壓，其值為30.001mV。所以，差模增益為。1.2 共模增益測(cè)量方法：兩輸入端輸入50Hz共模信號(hào)，測(cè)量輸出端對(duì)地電壓。輸入

8、3V輸出47.901uV。所以，共模增益為。1.3共模抑制比共模抑制比為：，符合題目共模抑制比的要求。3. 雙T50HZ陷波電路3.1 陷波中心頻率測(cè)量方法：不斷調(diào)節(jié)信號(hào)發(fā)生器信號(hào)的頻率，尋找輸出信號(hào)幅度最低的頻率。測(cè)得中心頻率為50.703HZ。故能滿足濾除工頻50HZ的作用。3.2陷波器中心衰減由上波特圖可看出中心衰減為,滿足題目中心衰減大于的要求。4.輸入阻抗測(cè)量方法：接好電源，將輸出接地，用萬(wàn)用表測(cè)量?jī)奢斎攵酥g的阻抗，即輸入阻抗。測(cè)得輸入阻抗為，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于題目輸入阻抗的要求。5.電路總增益測(cè)量方法：輸入信號(hào)選用50HZ有效值為34.81mv的正弦波，當(dāng)電壓放大器的可變電阻為0%時(shí)輸出35.356v,電壓增益為1016；當(dāng)電壓放大器的可變電阻為100%時(shí)，輸出354.17v,電壓增益為10174。故電路基本實(shí)現(xiàn)了60-