模电大作业之集成运放仿真应用.docx

本文格式为Word版，下载可任意编辑模电大作业之集成运放仿真应用 题目： 用集成运算放大器实现如下关系 u0?2ui1?3ui2?5?ui3dt 要所用的的运放不多于三个，元件要取标称值，取值范围为 1kΩ≤R≤1MΩ，0.1uF≤C≤10uF 分析： 由u0?2ui1?3ui2?5?ui3dt 知，2ui1?3ui2可以通过同向比例或者反向比例电路实现，?5?ui3dt可以通过积分电路实现，结果把两者相加即可，故解决问题的关键在于建立一个合理适用的积分器本测验选取的运放是UA741CD，测验是在mutlsim10.0环境下仿真完成的 问题解决： （1） 建立一个积分电路 测验过程遇到的问题主要是，刚刚开头时，并没有并联R11，输出的波形漂移不定，经过一段时间饱和，这主要是输入失调误差引起的，因而在电容两端并上R11，对漂移加以抑制 积分电路主要是正确合理确实定时间常数τ=RC和R、C的值 τ的大小抉择了积分速度的快慢由于运算放大器的最大输出电压Uomax为有限值（通 常Uomax=±10V左右），因此，若τ的值太小，那么还未达成预定的积分时间t之前，运放已经饱和，输出电压波形会严重失真。

所以τ的值务必得志： ???1tUomax0?uidt 当ui为阶跃信号时，τ的值务必得志： ???EtUomax（E为输入方波信号的幅值，t为半周期） 另外，选择τ值时，还应考虑信号频率的上下，对于正弦波信号ui=Uimsinωt，积分电路的输出电压为：uo??1??Uimsinwtdt?UimUim?wcoswt UimUwomax由于coswt的最大值为1，所以要求： ?w?Uomax 即?? 因此，当输入信号为正弦波时，τ的值不仅受运算放大器最大输出电压的限 制，而且与输入信号的频率有关，对于确定幅度的正弦信号，频率越低τ的值理应越大 由u01??5?ui3dt知，τ=1/RC=1/5=0.2（s），由于μA741的最大输出电压Uomax=±10V左右，所以，τ的值务必得志??EUomaxt ，所以Et≤τUomax=2， 所以电路中信号发生器输出的信号可以是：频率2.5KHz、幅值10V、占空比50%的方波 由于反相积分电路的输入电阻Ri≥10kΩ，故取积分电阻R=Ri=20 kΩ， 那么电容C=τ/R=10uF。

而为了减小输入失调误差所引起的积分误差，取电容并联的电阻R11=10R=20KΩ，所以平衡电阻R5为：R5=R// R11=10KΩ.所以合理取得电阻R和电容C后，可以算的输出波形的关系符合 u01??5?ui3dt 自行设计的电路如下： 示波器结果如下： 结果的得到的仿真结果如图上所示，仿真测试结果与理论结果根本一致，符合要求，至此测验积分电路达成了测验目的 （2）建立一个 u02?2ui1?3ui2的比例运算电路 ①.同相放大器 优点：输入高阻抗，对输出阻抗很大的电路较有好处 缺点：放大电路没有虚地，(除了差模信号外)还有有较大的共模电压，抗干 扰才能相对较差，(用同相要有较高的共模抑制比)另一个小缺点就是放大倍数只能大于1； ②.反相放大器 优点:两个输入电位始终近似为零(同相端接地，反相端虚地)，只有差模信号， 抗干扰才能强； 缺点：输入阻抗很小，不适用与前级电路输出阻抗很大的场合 综上对比，假设要求输入阻抗不高时，此时可以选择同相也可以选择反相，在不考虑相位时，首选反向放大，由于反向放大只存在差模信号。

所以本测验选取反向输入求和电路电路如下： 测验选取了反向输入求和电路，输入信号为U1=1V，U2=1V，合理选取电阻阻值，可以算出输出与输入关系式 u02??(2ui1?3ui2)，经测验仿真可以测得 u02=-4.99V，符合关系式算出的理论值详见上图 （3） uo1和uo2处理 测验要求只能用3个运放，而之前已经用了2个，所以结果一个运放要实现减法运算电路，把u02??(2ui1?3ui2)反向再和u01??5?ui3dt相加，这样才可以可以得到所要求的关系式：u0?2ui1?3ui2?5?ui3dt 基于以上设计思路，结果电路图如下： 最终示波器输出波形如下： — 5 —。