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1、一、电路原理分析与计算1. 反相比例运算电路输入信号从反相输入端引入的运算，便是反相运算。反馈电阻Rf跨接在输 出端和反相输入端之间。根据运算放大器工作在线性区时的虚开路原则可知：1 =0,因此ii=ifo电路如图1所示，根据运算放大器工作在线性区时的虚短路原则可知：如=0。Rf山此可得:uo = -mRi因此闭环电压放大倍数为:noRjAno =mRi2. 同相比例运算电路输入信号从同相输入端引入的运算，便是同相运算。电路如图2所示,根据运算放大器工作在线性区时的分析依据：虚短路和虚开路原则因此得：开环电压放大倍数血=（1 +色）/RA”壬1 +冬Hi/?!口川】 "2、Uv -
2、R$ (1)R Ri4减法运算电3. 反相输入加法运算电路在反相输入端增加若干输入电路，称为反向输入加法运算电路。电路如图3 所示，计算公式如下，平衡电阻R1 =尺/?】/当R( = R = Ry时9输出电压“o = (Mi + z/2)减法运算电路如图4所示，输入信号、山2分别加至反相输入端和同相R RiR)Uo = (1)Ui2 lliR R2 + RsR输入端，这种形式的电路也称为差分运算电路。输出电压为：R = R2 = R3 = Rf 时 9 输出电压 Uo = unMri5微分运算电路微分运算电路如图5所示,电路的输出电压为必为：厂di"Uo = -RzC dt式中，用G
3、为微分电路的时间常数。若选用集成运放的最大输出电压为弘加, 则心。的值必须满足：RiC <=U()M6积分运算电积分运算电路如图6所示,Uidt其输出电压UoAufCOir滤波电路的传递函数为:1 CDnS +S + CDiQ通带增益/?4固有角频率(Dn =1yj RR1CC11Uo =RC式中，RG为电路的时间常数。由于受到集成运放最大输出电压Uw的限 制，选择丘、。参数3,其值必须满足：UidtRC >=UOM7.二阶低通滤波电路二阶低通滤波电路如图7所示,品质因数_yjRRlClC2C2(/?i + /?2)+ (1-A)/?iCi&二阶高通滤波电二阶高通滤波电路如
4、图8所示,R1cyC1-I J4.7nFV1 120 Vrms60 HZOiflR4!_(=)- C2 丄 47.5k：.-II-4.7nFR327.4kJ.V3_厶2XBP1U1ATLO82CD滤波电路的传递函数为:A<s)=> COn丁 HS + (DnQ通带增益A1 R3A iif = 1 + Ra固有角频率1COn =.RRiCCi品质因数Q=/?2(C1 + C2)+ (1-A)/?2C29二阶带通滤波电路二阶带通滤波电路如图9所示,带通滤波器的中心频率/）.等效品质因数Q以及同频带BW分别为:12ttRCQ = 1/(3 Am), BW = fo/Q式中，A吋= 1 +
5、 Rf/R】为同相比例放大电路的电压增益。同样要求血 必须小于3,电路才能稳崖工作，当f = fo时，带通滤波器具有最大电压增益Auo,其值为：Aug = Auf / (3 Auf )10 二阶带阻滤波电路二阶带阻滤波电路如图10所示，带阻滤波器的中心频率/（）、等效品质因数Q以及同频带BW分别为:2(2 Auf),BW = fo/Q式中，Auf = + Rt /Ri,为同相比例放大电路的电压增益。若Au/ = 1,则0 = 0.5, 增加/W时，Q将随之升高。当A趋近2时，Q趋向无穷大。而带阻滤波器的品质因 数越大，阻带宽度越窄，其阻带特性越接近理想状态。11 过零电压比较电路过零电压比较电
6、路如图11所示,令参考电平u=o,则输入信号U与零比较，当输入电压U过零时，比较器发生翻转。u>0,输岀则为低电平；而u<0,输出则为髙电平。这种电路可作为零电平检测器。该电路也可用于“整形”，将不规则的输入波形整形成规则的矩形波。12 滞回比较电路滞回比较电路如图12所示，电路有两个阀值电压，输入电压U从小变大 过程中使输出电压U,产生跃变的阀值电压幽,不等于从大变小过程中使输出电 压U,产生跃变的阀值电压”了2,电路具有滞回性。从集成运放输出端的限幅电路可以看出，协=±u°集成运放反相输入 端电位UN = Ml ,同相输入电位RiUp =UZR + Ri令=
7、求出的就是阀值电压，得±Ut = ± UzR + RzXSCl图12当输入电压U与输出电压"在E点合成的电压过零时，比较器发生翻转 Ue= Ui & + Uo R3R + RaRm + Ra电路翻转时Ue=O,代入上式有：Ui = -UoR413 音响的音调控制电路音响的音调控制电路如图13所示,Kcy=A图13其实质是对放音通道频响特性实施控制。音调的控制不像音量控制，它只对某 一段频率的信号进行提升或衰减，不影响其它频段信号的输出,而音量是对整 个音频信号频率范用进行同步控制。14 半波整流电路半波整流电路如图14所示,图14山反相比例运算电路和二极管
8、的性质可知，电路是通负值的交流电,当输入电压为正值时输出电压为0,当输入电压为正值是输出电压为：Rillo = UiR15 全波整流电路全波整流电路如图15所示，全波整流电路是一种对交流整流的电路，能够把交流转换成单一方向电 流，最少由两个整流器合并而成，一个负责正方向，一个负责负方向，最典 型的全波整流电路是山四个二极管组成的整流桥，一般用于电源的整流。 全波整流输出电压的直流成分（较半波）增大，脉动程度减小，但变压器需 要中心抽头、制造麻烦，整流二极管需承受的反向电压高，故一般适用于要 求输出电压不太高的场合。16.三运放构成的放大器电路三运放构成的放大器电路如图16所示,图16!?cF电
9、路中，R4 = R（、= R、R、= R7 = R,输出电压为:心=_冬（1 +込）（的_山2）R /?2当Mn = M/2 = H时，中电流为零,输岀电压为零。可见，电路放大差模信号,抑制共模信号。差模放大倍数数值越大，共模抑制比越髙。当输入信号中含有共模噪声时,也将被抑制。二、仿真结果1. 反相比例运算电路按图1接好，仿真结果如图17所示。图172. 同相比例运算电路按图2接好，仿真结果如图18所示。100.008 mVA | pv" Q | dE |I I图183. 反相输入加法运算电路按图3接好，仿真结果如图19所示。图194. 减法运算电路按图4接好，仿真结果如图20所示。
10、5.微分运算电路按图5接好，输入100Hz/2V的方波，仿真结果如图21所Zjo6.积分运算电路按图6接好，输入100HZ/2V的方波，仿真结果如图22所 示。J/J/2丿/JJ嗤T2-T1Ume ChanneLA450.000 ms 2.000 VChannel_B3.493 mVExt TriggerTimebaseScale W ms/DivChannel ASoale |2 VDivChannel 8Scale 150 mXDivTnggerBJge |T生厂|X posit ion 0Y position 0Y position ；-0.2Level| V-Y/T Aid | B/A
11、AC| 0 DC"aT o |dcP" CType Sing. | Nor. Arto |None图22图23图249二阶带通滤波电路按图9接好，仿真结果如图25所示。图2510.二阶带阻滤波电路按图10接好，仿真结果如图26所示。tweetgnitideHcQcntnlPhase|bogLnI LogLinF dB| 200； dBF 1|GHz1 1| mHzReverseSave$et.>|1 mHz14.334 dB+ j + C In C -Out图2611.过零电压比较电路按图11接好，信号源输入2V/100HZ的正弦波，仿真 结果如图27所示。Time0
12、 000 sChanneLA0.030 VChannel2.611 VReverseT2-T1SaveExt. TrggerChannel BScale |5 DivTrigger阴 FFjtjr i iUvoij op7TimebsseScale 10 ms/DvM position i 0YTT Aid I BXA|AfB| AC I 0 DC C AC | 0 PC - | C Type Sing. | Nw.| &o |Hone图2712滞回比较电路按图12接好，仿真结果如图28所示。图2813音响的音调控制电路按图13接好，输入100Hz, 0.71V的信号，仿真结果如图29
13、所示。图3014半波整流电路按图14接好，输入一个lOOHz/lOOmV的信号，仿真结果如图30所示。图31图3015.全波整流电路按图15接好,输入一个lOOHz/lOOmV的信号，仿真结果如图31所示。Channel AY position dAC| 0 |dc"TriggerEdgeLfivel |o"p7Type Sing.! Nor. Aito NoneTimebaseScale(5 ms/DivX positionY7T Aid I bza|a<b|ChaneiJScale 100 mWDivY position 0AC| 0 |DC" - |
14、C16三运放构成的放大电路按图16接好，输入一个100Hz/100mV信号，仿真 结果如图32所示。leklrunix I I)S 202皿艇需&“c心注 沱片8叭VOgQN VOlT«r/4FOSITiOMrOSHOM工5WI 'MP05:05AJ7OSET <9CHI1fl *I 1Meankr 1 .丁八 3ormV-k X-;-J .V- 1CHIi: Pk Pk -1S.J. 1 31V:ai < r< ai iI ： It： ft . （ AT* :；、【XI 11 c L ii ti i ii n h .I<11飞V "1<1flx./： rV1.j!.1« e. :Ifl Jxz二丄.J.Uido I- .AX07XCH1血EXCH2limv M2msCH17WCH?VOCTA：47 <tt/ KtlU.图32