西電電院模電大作業(yè)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)綜合設(shè)計題 日期：2013年5月29日一、集成運放放大器基本應(yīng)用1、同相比例放大器分析，信號頻率：100Hz，振幅：1V，得到輸出頻率不變，增益Au=1+R2R1=2，符合設(shè)計要求。2、反相比例放大器放大器閉環(huán)增益Au=-R2R1，期中R2=R1=1k，得Au=-1。期中信號源頻率為100Hz，振幅為4V,無偏幅。分析得到，輸出與輸入反相，符合設(shè)計要求。3、反相相加器當R=R1=R2=R3時，三輸入反相相加器可實現(xiàn)的功能是UO=-RfR(Ui1+Ui2+Ui3)。分析：取信號源頻率100Hz，Ui1=sint，Ui2=1.5sint，Ui3=2sint

2、，R=1 k。仿真輸出為：UO=-4.5sint，且頻率不變，不發(fā)生偏移，符合設(shè)計要求。4、電壓跟隨器電壓跟隨器為增益為1的放大器按同相比例放大器的思路來設(shè)計。仿真電路圖為：分析：輸入為100Hz的三角波，輸出不變，符合設(shè)計要求。5、差動積分器 積分器的功能就是完成積分運算，即輸出的電壓與輸入的電壓的積分成正比。差動積分器完成輸出的電壓與正相輸入電壓與反向輸入電壓只差的積分成正比。仿真電路圖：仿真輸出為：分析：期中信號1的輸入為頻率100Hz、振幅2V的方波，無偏移；信號2的輸入為頻率100Hz、振幅1V的方波，無偏移。本實驗的關(guān)鍵在于電容的選取，太多或太小都會失真。6、微分器 將積分器的積分

3、電容和電阻的位置互換，就成了微分器。仿真電路圖為：仿真輸出為：分析：期中信號源頻率50Hz，振幅為2V,無偏移。輸出為方波，符合設(shè)計要求。本實驗的關(guān)鍵在于電容的選取，太多或太小都會失真。7、反相輸入一階有源低通濾波器 信號源從放大器的反相段輸入，反相輸入端接入電阻R1，輸出端接入電阻R2和C1的并聯(lián)構(gòu)成反饋回路，構(gòu)成反相輸入一階有源低通濾波器。仿真輸出為：本實驗中得到的截止頻率為160.127Hz，理論計算結(jié)果為159.155Hz，符合一階低通濾波器的設(shè)計要求。分析：電路為低通濾波器，通過改變輸入信號的頻率，使其大于截止頻率，在示波器上看出輸出波形的衰減，下圖為輸入信號為1kHz，振幅為2v的

4、對應(yīng)的示波器輸出：8、同相輸入一階有源低通濾波器電容的特性是隔直流阻交流，當輸入低頻信號時，電容相當開路，信號可以正常輸入正相端；隨著信號頻率增加，越來越多的信號通過電容流向了大地，頻率到達一定值以后，電容相當短路。由于只有低頻信號才能通過正相端，此時的濾波器會呈現(xiàn)通低頻阻高頻的特性。分析： 實驗得到的頻率與理論頻率相差只有5Hz左右，誤差非常小，符合設(shè)計要求。通過改變輸入信號的頻率，使其大于截止頻率，在示波器上看出輸出波形的衰減，下圖為輸入信號為800Hz，振幅為2v的對應(yīng)的示波器輸出：9、二階RC有源低通濾波器波特圖儀的仿真輸出：示波器的仿真輸出：分析： 仿真輸入的正弦頻率為100Hz，R

5、1=R2=10 k, R3=R4=16 k，C1=C2=0.01Uf。 仿真輸出截止頻率為 1kHz，與理論計算一樣，仿真符合二階低通RC低通濾波器要求。10、二階有源RC高通濾波器高通濾波器能夠讓中、高頻信號通過，阻止低頻信號，其作用是濾去音頻信號中的低頻成分，增強中音和高音成分，以驅(qū)動揚聲器的中音和高音單元。電路中接入的電容可以通交流而隔直流，可以讓高頻信號通過。當信號的頻率大于f0時，可以認為大于這個頻率的信號全通過，當信號頻率小于f0時，信號無法通過，就會隔斷，這樣就實現(xiàn)了通高頻阻低頻的功能。由公式計算可得到，截止頻率為：f0=12R1C1。仿真電路圖為：波特圖儀的仿真輸出為：分析：本

6、實驗得到的截止頻率為1.59kHz，理論計算值為1.59kHz，符合高通濾波器的設(shè)計要求。電路為高通濾波器，通過改變輸入信號的頻率，使其小于截止頻率，在示波器上看出輸出波形的衰減，下圖為輸入信號為100Hz，振幅為5v的對應(yīng)的示波器輸出：11、帶通濾波器帶通濾波器只允許某個頻率范圍內(nèi)的輸入信號通過。因此當輸入信號的頻率低于所規(guī)定的下截止頻率或者高于上截止頻率時濾波器的輸出信號就會下降的很快，此時認為輸入的信號無法通過此濾波器，只有當頻率處于上限截止頻率和下限截止頻率之間時，其信號幅度保持不變或略有下降，此時認為輸入的信號可以通過帶通濾波器。仿真電路圖為：波特圖儀仿真輸出為：分析： 仿真輸入的正

7、弦信號頻率為100Hz，R1=R3=R4=R5=1k，R2=10 k，C1=C2=0.1Uf，基本符合設(shè)計要求。12、有源帶阻濾波器（50Hz陷波器）當輸入信號頻率為某一頻率范圍時，輸出信號會出現(xiàn)急劇下降的現(xiàn)象，此時認為帶阻濾波器無法讓次信號通過；當輸入信號頻率為此范圍之外的其他信號，輸出信號保持不變或略有下降，此時認為輸入信號能通過此帶阻濾波器。仿真電路圖為：波特圖儀仿真輸出：示波器仿真輸出：分析：A1組成帶通濾波器，A2組成相加器。輸入信號（3V/1.5Hz）代表待放大的信號，它受到3V/50Hz信號的干擾，經(jīng)50Hz陷波器處理后，50Hz干擾杯抑制，輸出了干凈的信號，符合設(shè)計要求。13、

8、全通濾波器 全通濾波器的幅頻特性是平行于頻率軸的直線，它對頻率沒有選擇性。主要利用其相位頻率特性，作為相位校正電路或相位均衡器。仿真電路圖為：波特圖儀仿真幅頻輸出：波特圖儀仿真相頻輸出：分析： 只是相頻發(fā)生變化，幅頻不變。14、過零比較器 將輸入電壓與參考電壓零進行比較。時，為低電平，時，為高電平。仿真電路為：仿真輸出為：分析：輸入頻率100Hz,振幅4V的正弦信號，輸出為方波，符合過零比較器的設(shè)計要求。15、同相輸入遲滯比較器同相遲滯比較器的信號都加到同相端。其上門限電壓UTH=R1R2Ucc, UTL=-R1R2Ucc。仿真電路圖為：仿真輸出為：分析：正弦信號源頻率100Hz，振幅4V，符

9、合設(shè)計要求。16、反相輸入遲滯比較器反相遲滯比較器是信號的輸入在反相段，同時在反相段接入電阻。當加在反相端的輸入為正時，輸出一定為負。上門限電壓，。仿真電路為：仿真輸出為：分析：期中，信號源頻率100Hz，振幅4V。仿真結(jié)果與電路設(shè)計相符，達到設(shè)計要求。17、單運放弛張振蕩器振蕩頻率為：仿真電路為：仿真輸出為：分析：取，仿真輸出符合單運放弛張振蕩器。18、雙運放弛張振蕩器運放構(gòu)成同相輸入的遲滯比較器，為理想積分器。輸出為方波，該方波通過電阻R給電容C恒流充電，形成三角波，反過來三角波又去控制遲滯比較器的狀態(tài)轉(zhuǎn)移，周二復始形成振蕩。仿真電路圖為：仿真輸出為：分析：輸出方波和三角波符合雙運放振蕩器

10、的設(shè)計要求。19、精密半波整流電路仿真電路為：仿真輸出為：分析：，；，。符合設(shè)計要求。20、精密全波整流仿真電路為：仿真輸出為：分析：，；，。符合設(shè)計要求。21、穩(wěn)壓二級管限幅電路仿真電路為：仿真輸出為：分析：其中，輸入頻率為100Hz、振幅為4V的正弦信號。符合設(shè)計要求。二、設(shè)計心電信號放大電路1、設(shè)計要求A、電路總增益6080dB可調(diào)B、輸入阻抗1MC、共模抑制比KCMR80dBD、帶寬：0.1Hz100HzE、電路具有50Hz陷波功能F、陷波器中心衰減大于15dB。2、設(shè)計分析及組成心電信號十分微弱，一般人體心電信號的幅值約20V5mV，頻帶寬度為0.05Hz100Hz，由于心電信號取自

11、于活體，所以信號源內(nèi)阻較高，且存在著較強的背景噪聲和干擾，主要有電極極化電壓引起基線漂移，電源工頻干擾(50Hz)，肌電干擾(幾百Hz以上)，臨床上還存在高頻電刀的干擾。電源工頻干擾主要是以共模形式存在，幅值可達幾V甚至幾十V，所以心電放大器必須具有很高的共模抑制比。由于信號源內(nèi)阻可達幾十K、乃至幾百K，所以，心電放大器的輸入阻抗必須在幾M以上，而且KCMR也要在80dB以上。3、主要單元電路設(shè)計一、 前置電路由于心電信號屬于高強噪聲下的低頻微弱信號，所以要求前置放大器應(yīng)具有高輸入阻抗、高共模抑制比、低噪聲、低漂移、具有一定的電壓放大能力等特點，選擇儀表放大器即可滿足要求。 為了避免在強干擾信

12、號下，放大器輸出產(chǎn)生失真，前置放大器的電壓放大倍數(shù)不能設(shè)置過高，本設(shè)計選擇電壓放大倍數(shù)等于1.4倍。二、 低通濾波器低通濾波器電路如圖 。該濾波器的參數(shù)指標為：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三、 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1F，則電阻，選用電阻。通帶電壓放大倍數(shù)，取，。集成運算放大器選用高精度、低漂移運算放大器INA133。四、50Hz陷波器50Hz工頻信號陷波器可以采用應(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。五、末級電壓放大電路對于末級電壓放大器