电路分析专题研讨.docx
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电路分析专题研讨
电路分析专题研讨
(1)数字-模拟转换器DAC原理研究
(2)RC消除噪声电路研究
组员:
李敏自动化080208212038
刘苏自动化080208212041
任啸宇自动化080208212042
2009-12-4
目录
数字-模拟转换器DAC原理研究3
题目简述3
方案及电路原理描述4
1.分析如图1所示DAC电路原理4
2.分析图2所示倒置R-2R电阻网络进行DAC转换原理5
3.设计一个数字控制增益的电压放大器,V0=knVi,其中n=0-15,k=2/16,Vi变化范围是+/-5V5
4.仿真动态波形输出:
锯齿波,三角波和方波11
RC消除噪声电路研究13
原理介绍13
电路中参数数值计算16
心得体会18
数字-模拟转换器DAC原理研究
题目简述
1.分析如图1所示DAC电路原理;
2.分析图2所示倒置R-2R电阻网络进行DAC转换原理。
3.设计一个数字控制增益的电压放大器,V0=knVi,其中n=0-15,k=2/16,Vi变化范围是+/-5V;
4.仿真动态波形输出:
锯齿波,三角波和方波;
图1
图2
方案及电路原理描述
1.分析如图1所示DAC电路原理
利用等效方法和叠加原理推导输出电压。
如图3所示,假设只有一个电源接入,
图3
可知此时:
若R1接入,则Vo=Vs/24;
若R2接入,则Vo=Vs/12;
若R3接入,则Vo=Vs/6;
若R4接入,则Vo=Vs/3;
故当全部电源接入后,用等效叠加知:
N=1/3*1/2*1/2*1/2=1/24
2.分析图2所示倒置R-2R电阻网络进行DAC转换原理
与图1所示DAC电路相似,利用等效方法和叠加原理推导输出电压,
由运算放大器性质知:
V0/Rx=(V1-Vs)/R总,
V1=V2=0,
又始终有R总=R,
故V0=-Vs*(D0*20+D1*2+D2*22)*R1/(23*Rx)。
3.设计一个数字控制增益的电压放大器,V0=knVi,其中n=0-15,k=2/16,Vi变化范围是+/-5V
由1知:
故N≠k,即需使用放大器来改变输出电压。
如图4设k=M*N,则M=k/N=3,
图4
有放大器性质,
有V2=V1*(1+R2/R1),又M=k/N=3,故R2=2*R1。
电路方案:
方案一:
刚开始时未考虑到数字信号发生器中数字信号的连续性,设计电路如图5。
图5
其中数字信号发生器中数字如图6。
图6
产生锯齿波波形如图7。
图7
用此电路所得锯齿波波形完整,无毛刺。
但由于数字信号发生器中数字不连续,因此如果改变n(题中n为1~15),则需完全更改数字,工作繁琐。
而且数字信号发生器有8根线连接,稳定性不高。
方案二:
在发现方案一的不足后,改进了数字信号发生器中数字的连续性,重新按照老师PPT上所示方法,设计了如下的方案二,设计电路如图8。
图8
其中数字信号发生器中数字如图9。
图9
产生锯齿波波形如图10
图10
用此电路在数字信号发生器输入的数字是连续的,易于更改,所得锯齿波波形完整,但在输出电压由3V突变到4V时,将产生一个毛刺,初步分析是由于电路中所添加的逻辑运算器的延时造成的。
数字信号发生器只有4根线连接,稳定性高。
方案三:
针对方案一中数字信号发生器数字输入不连续,方案二中波形出现毛刺的情况,采用如图11所示电路。
其数字信号发生器中数字如图9。
但其中的控制无电源支路的压控开关与控制有电源支路的压控开关参数设定不同,如图12(左边为控制有电源支路开关,右边为控制无电源支路开关)。
图11
图12
产生锯齿波波形如图13。
图13
用此电路可以克服方案一和方案二的缺点,应是最好的选择。
4.仿真动态波形输出:
锯齿波,三角波和方波
采用方案三的电路,并在数字信号发生器中输入不同数字,输出波形如下。
RC消除噪声电路研究
原理介绍
设图(a)中的Vin为信号源(b)为该信号源正常情况下的波形。
若输入信号受到干扰,假设干扰噪声的幅度与信号幅度大小相同,只是持续时间不同,干扰噪声叠加到正常信号上的波形如图(c)所示。
噪声持续时间很短,被称为“毛刺”。
已知:
Vin为输入信号。
图(b):
为该信号源正常情况下的波形。
图(C):
假设干扰噪声的幅度与信号幅度大小相同,,为噪声波。
图(D)干扰噪声叠加到正常信号上的波形所示。
(C)
(D)
实际连接如下图:
信号源与干扰信号如下图所示:
仿真结果波形如下图:
电路中参数数值计算
若已选定电阻R为100_,试分析电容C的取值范围
Vo(t)=0.9x5.0=4.5v
Vo(0+)=0V
t=50ns
0.1x5.0v
5.0v
0
t=150ns
0.3v
0
5.0v
t=0.1ns
在做噪声信号发生器的时候,发现总是出现不了毛刺,后来了解到信号是不会突变的,其实噪声信号是个梯形,只不过由于时间过短没有变现出来而已。
所以要产生噪声至少要设置4个点,从而产生噪声的波形。
心得体会
通过对几个电分研讨题目的研究,我们收获颇多。
首先,电分研讨题目是使理论与实际相结合的途径。
在研讨中,我们深刻地认识到,我们所学的知识好多都是以理想化为条件的,但是在电路模拟中或者是实际操作中,电子原件是不可能有书中所讲的那么理想的电子特性,所以在电路模拟中,我们还是要更多地考虑到实际情况。
比如,理想的方波信号在workbench中其实是一个腰很陡的梯形信号,单位冲击信号可以用一个底很小的三角波来模拟。
其次,我们发现workbench这款模拟软件是很灵活的。
对于一个题目,我们可以连接不同的电路,使用不同特性的原件来模拟,有的效果相近,也有一些差距较大。
这样的灵活性就能够激发我们的创新意识,也能够满足我们精益求精的态度。
在对比中我们也可以了解到原件的各种属性以及他们更适合哪些电路。
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- 关 键 词:
- 电路 分析 专题研讨