集成运算放大器应用电路综合设计网上大作业1400075程成Word格式.docx
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1、电路设计
本次实验需要设计集成运放电路,对一个方波滤波,滤出基波和三次谐波,对三次谐波移相,再与基波叠加,观察波形叠加的各种结果。
整体电路图如下(此图为三次谐波经过45度移相后与基波进行叠加后的电路图,其余角度同理):
2、方波发生器
本次实验的输入信号为76Hz的方波,首先设计一个方波发生器。
下图为一个单运放组成的方波信号发生器,A通过其中R1与R4组成正反馈的迟滞比较器,运放同相端的输入电压为,电阻R2和电容C1组成定时电路,周而复始产生震荡,输出电压即为周期性方波。
由方波频率选取参数,R1=1kΩ,R3=R4=2kΩ,R2=94.5kΩ,C1=0.1µ
F
产生方波波形为:
三、基波低通滤波器
基波的频率为76Hz,因此选取截止频率为76Hz的四阶低通滤波器,它由两个二阶低通滤波器级联而成,,经计算选取参数如下图所示:
其中方波波形为:
滤出的基波波形为:
问题的出现与解决:
最初使用二阶低通滤波器,出现波形较不规则,因而采用四阶低通滤波器达到更好的滤除效果。
4、三次谐波带通滤波器
由于方波频率为76Hz,三次谐波频率为228Hz,五次谐波频率为380Hz,选取下限截止频率为220Hz,上线截止频率为240Hz的带通滤波器,经计算选取参数如下图所示:
滤出三次谐波如图所示:
五、移相器
利用全通滤波器对三次谐波进行移相,分别为-45度,-90度,-135度,由幅频特性和相频特性求得参数R1=R2=10kΩ,C1=0.01µ
当R3=28914.09Ω时,移相-45度:
得到波形为:
当R3=69804.8Ω时,移相-90度:
得到波形为:
当R3=168522.7Ω时,移相为-135度:
6、加法器
此处选用同相相加器,其输出电压与多个输入电压之和成正比,且输出电压与输入电压同相,根据,选取参数R2=R4=R5=10kΩ,R1=R3=20kΩ
基波与三次谐波叠加:
基波与移相-45度的三次谐波叠加:
基波与移相-90度的三次谐波叠加:
基波与移相-135度的三次谐波叠加:
七、实验总结
本次实验通过实现波形产生、滤出、移相、叠加,实现了基于模拟电子技术基础理论,设计并仿真集成运算放大器的典型应用电路,构成系统,解决复杂工程问题,通过实践工作体会并掌握模电课程的主要内容。
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