Multisim积分微分实验报告.docx
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Multisim积分微分实验报告
实验课程电路剖析实验-EDA部分
一、实验目的
1.掌握一阶RC微分、积分电路的构成与工作原理;
2.掌握运用MULTISUM软件实现一阶有源RC微分、积分电路的设计方法;
3.掌握运用MULTISUM软件实现RC微分、积分电路的测试、剖析方法;
4.培育学生对知识的综合运用能力,提升学生创新能力。
二、实验性质
设计性实验
三、设计报告
无源RC微分积分电路
实验原理
RC电路对输入的脉冲信号的响应变化为电容的充放电过程造成的,关于线性时不变电阻,在电容的充放电过程中VCR关系可表示为
RC电路对输入的脉冲信号的响应变化为电容的充放电过程造成的,关于线性时不变电阻,在电容的充放电过程中VCR关系可表示为
这说明电容中的电流与电压的微分红正比,电容电压与电容中电流的积分红正比。
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把一个电容和一个电阻串连,输入时变信号为激励信号,则可得电阻R两头的电压和电容C两头的电压分别知足
以上公式表示,当以时变信号作为输入时,电阻两头电压与对时间的
微分红正比,电容两头的电压与对时间的积分红正比。
则选用电阻两头电压为输出信号,构成微分电路;
选用电容两头电压为输出信号,构成积分电路。
积分电路和微分电路的特色
微分电路可把矩形波变换为尖脉冲波,此电路的输出波形只反应输入波形的突变部分,即只有输入波形发生突变的瞬时才有输出。
而对恒定部分则没有输出。
输出的尖脉冲波
形的宽度与R*C相关(即电路的时间常数),R*C越小,尖脉
冲波形越尖,反之则宽。
此电路的R*C一定远远少于输入波形的宽度,不然就失掉了
波形变换的作用,变成一般的RC耦合电路了,一般R*C少于或等于输入波形宽度的1/10
就能够了。
积分电路可将矩形脉冲波变换为锯齿波或三角波,还可将锯齿波变换为抛物波。
时间常数R*C,构成积分电路的条件是电路的时间常数一定要大于积分电路能将方波变换成三角波。
积分电路拥有延缓作用。
(1)一阶无源微分电路
参数选择原则:
RC< 原因: 由微分电路公式推导过程中可推得,若要使电容电压和 2 输入电压近似相等,则一定先经过电容的瞬态响应,当输入的时变信号为方波时,若 要使电容的瞬态响应能够被忽视,则时间常数(R*C)的值一定远小于方波周期,此时电容充放电速度极快,电容两头电压可近似等于输入电压。 (2)仿真切验 (2)一阶无源积分电路 3 参数选择原则: RC>>T方波 原因: 由积分电路公式推导过程中可推得,若要使电阻 电压和输入电压近似相等,则电容的充放电过程需要被忽视。 当输入信号为方波时,配置电路时间常数(R*C)远大于方波周期,则电容充放电速度极慢,能够被忽视。 4 5 RC有源一阶积分电路 有源RC微分积分电路相较无源来说,多了一个反向放大器,由于运算放大器和三极管等需外接直流电源才能正常发挥作用的器件被称为有源器件,因此此时电路为有源微分积分电路。 1.实验原理 如下图为基本积分器电路。 若集成运放知足理想 运放条件,则该运放应拥有“虚断”与“虚短”的特 点,联合电容的伏安特征,可推出其输入、输出关系为: uo 1 ui(t)dtuo(0) R1C 式中Uc(0)是t=0时辰电容C两头的电压值,即初始值。 假如ui(t)是幅值为E的阶跃电压,并设Uc(0)=0,则 u0(t) 1 t Edt Et RC0 RC 1 1 即输出电压uo(t)随时间增加而线性降落。 明显RC的数值越大,达到给定的uo值所需的时间 6 就越长。 积分输出电压所能达到的最大值受集成运放最大输出范围的限值。 输入电压经过RC电路的积分还经过反向放大器放大才获得输出电压Uo,由于反向放大器的存在电阻R作为输入电阻,R两头的电压等于输入电压UI,而不是无源状态下的近似等于,因此此时积分关系严格建立。 2.电路元件: 一个反向放大器,一个1kΩ的定值电阻(输入电阻),一个μF的电容 3.仿真电路 输出波形 7 三角波 8 正弦 应用 1.积分电路的应用很广,它是模拟电子计算机的基本构成单元。 在控制和丈量系 统中也经常用到积分电路。 别的,积分电路还可用于延时和准时。 在各样波形(矩形波、锯齿波等)发生电路中,积分电路也是重要的构成部分。 2.微分电路可把矩形波变换为尖脉冲波,电路的输出波形只反应输入波形的突变 部微分电路分,即只有输入波形发生突变的瞬时才有输出.而对恒定部分则没有输出.输出的尖脉冲波形的宽度与R*C相关(即电路的时间常数).微分电路使输出电压与输入电压的时间变化率成比率的电路.微分电路主要用于脉冲电路、模拟计算机和丈量仪器中.最简单的微分电路由电容器C和电阻器R构成。 设计总结 9 经过这一次的实验,我初步认识了积分微分电路,认识了积分微分原理反相运放的作用。 有源 积分微分电路应用宽泛。 在控制系统中,更是俯拾皆是。 学好积分微分电路,为以后打好基础。 10
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