西电模电大作业终极版.doc

班 级 0210xx 模电作业设计报告 题 目 模电大作业设计报告 学 院 电子工程学院 专 业 xxxxxxxxxx 学生姓名 兰童玲（021030xx） 史庆超（021030xx） 张 笠（021030xx） 导师姓名 朱xx老师 模拟电子技术基础综合设计题1、 反相比例放大器 放大器闭环增益：Auf=Uo/Ui=-R2/R1 对于R1=R2=1k，增益为-1仿真电路图为：仿真后输入输出波形图如下： 分析 信号源频率：100Hz，振幅：1V 得到输出和输入反相频率不变且无偏移，符合设计要求2、 同相比例放大器 放大器闭环增益：Auf=Uo/Ui=1+R2/R1 对于R1=R2，增益为2仿真电路图为：仿真输出的波形图为： 分析 信号源频率：100Hz，振幅：1V 输出振幅为2 V，频率不变且无偏移，符合设计要求3、 微分器微分器传输函数：A（jw）=-jwRc 微分公式为：仿真电路图为：仿真输出为： 分析： 信号源输入方波频率：100Hz，振幅：1V 仿真输出的为三角波，频率：100Hz，无偏移 ，符合设计要求4、 理想积分器 积分器的传输函数为：A（jw）=U0(jw)Ui（jw）=-1jwRC 积分公式为： 微分器仿真电路图： 仿真输出为： 分析： 信号源输入方波频率：100Hz，振幅：1V 输出：由方波经过积分后为三角波，波频率不变，无偏移 符合理想积分器5、 差分积分器 将相减器的两个电阻换成两个相等的电容，则构成差动积分器输出电压公式为：微分器仿真电路图：仿真输出为：分析：输入信号发生器 频率为100hz，分别为3V和2V的 ，输出结果：如上图符合等差积分器6、 同相相加器由同相相加器的性质可得，输出与输入的关系为：仿真电路图为：仿真输出结果为：分析：输入：频率为100hz ,输出： 频率不变 符合正相相加器7、 反相相加器由反相相加器的性质可得，输出与输入的关系为：仿真电路图为：仿真输出结果为：分析： 取信号源分别输入频率为100hz，,R都取1k欧 仿真输出为： 且频率不变，不发生偏移符合反相相加器8、 相减器由相减器的性质可得，输出与输入的关系为：仿真电路图为：仿真输出结果为：分析取频率为100hz ，仿真结果为： 符合相减器9、 电压跟随器 电压跟随器为增益为1的放大器按照同相比例放大器的思路来设计。通常电压跟随器通常用在两个相互基连的电路中，可以消除两个电路两级的影响，起着隔离缓冲的作用仿真电路图为：仿真输出结果为： 分析： 输入频率为100hz 方波 输出不变 符合电压跟随器10、 同相输入迟滞比较器同相迟滞比较器信号与反馈都加到同相，而反相端的2和5并 联之后接地， 上门限电压，下门限电压为。仿真电路图为：仿真输出结果为：分析：信号源输出为正弦波，频率：100Hz，振幅：5V分析：仿真得，输出信号有一定失真，基本符合要求，可以得出同相输入迟滞比较器11、 反相输入迟滞比较器反相迟滞比较器是信号的输入在反相端输入的，同时在反相端接入电阻。在同相端作为反馈回路。当加在反相端的时候，输入为正的时候，输出一定为负。在比较器中，这个称为上门限电压，相对应的下门线电压为。上下门限电压之差叫做回差，用U表述，可以表示为：U=-=。仿真电路图为：仿真输出结果为： 分析：信号源输出为正弦波，频率：100Hz，振幅：5V输出为方形，频率不变 ，符合反相迟滞比较器12、 单运放驰张振荡器 振荡频率为： 仿真电路图为：仿真输出结果为： 分析：取，,仿真输出符合单运放弛张振荡器13、 双运放弛张振荡器 第一个构成了同相输入的迟滞比较器，第二个为理想积分器，输出的为方波，该电路通过电阻R给电容C恒流的充放电，形成三角波，反过来三角波又去控制迟滞比较器的状态转换，周而复始形成振荡仿真电路图为：仿真输出结果为：分析：输出正弦波和三角波符合双运放弛张振荡器14、 反相输入一阶有源低通滤波器 信号的输入是由反相端输入的，在反相端接电阻R1，输出端接一个电阻和一个电容并联构成反馈回路，构成反相低通滤波器仿真电路图为：仿真输出为：分析： 仿真输入频率增大时，输出符合低通滤波器15、 同相输入一阶有源低通滤波器 电容的特性是隔直通交，所以对于一些输入的低频信号，电路中的电容就相当于开路，信号可以正常的输入正相端，然而随着频率增大，输入的信号有一些通过电容流向了大地，所加的频率越高，电容就相当于短路，由于大部分高频信号流入了大地，所以只有低频信号才通过正相端。由此这时候滤波器会呈现出通低频阻高频。由公式可以得到低通滤波器的截止频率为：仿真电路图为： 仿真输出为：仿真示波器输出为： 分析： 仿真输入正弦信号频率频率为100hz ， , 仿真输出截止频率为105.3hz，符合计算要求，符合一阶同相低通滤波器16、 二阶有源低通滤波器仿真电路图为： 仿真输出为： 仿真示波器输出为：分析： 仿真输入正弦信号频率频率为100hz ， , 仿真输出为截止频率905.8hz，接近理论值1khz，仿真符合二阶低通滤波器 17、 高通滤波器 高通滤波器能够让中、高频信号通过而不让低频信号通过的电路，其作用是滤去音频信号中的低音成分，增强中音和高音成分以驱动扬声器的中音和高音单元。电路中接入的电容可以通过交流而隔断直流，可以让高频率的信号通过。当信号的频率大于时，可以认为所有大于这个频率的信号全通过，当小于时，信号无法通过，就会隔断，这样就实现了通高频阻低频的功能。由公式计算可得到，其截止频率计算公式为：。 仿真电路图为：仿真示波器输出为：分析： 仿真输入正弦信号频率频率为100hz ， 仿真输出为截止频率282.321hz，接近理论值290.34hz 仿真符合高通滤波器18、 带通滤波器 带通滤波器只允许某个频率范围内的输入信号通过。因此当输入信号的频率低于所规定的下截止频率或者高于上截止频率时，滤波器的输出信号就会下降的很快，这时认为输入的信号无法通过此滤波器，只有当频率处于上截止频率和下截止频率之间时，其信号幅度保持不变或者略有下降，此时认为这时候的输入信号可以通过带通滤波器仿真电路图为：仿真示波器输出为：分析： 仿真输入正弦信号频率频率为100hz ， 仿真输出为截止频率275.69hz，接近理论值290.45hz 仿真符合带通滤波器19、 有源带阻滤波器 带阻滤波器与带通滤波器特性刚好是相反的，当同相端输入的信号频率处于某一频率范围时，输出信号会出现急剧下降的情况，此时认为带阻滤波器无法让此信号通过，当输入信号为此范围之外的其他信号时，其输出信号幅度保持不变或略有下降，此时认为此输入信号能通过此带阻滤波器。仿真电路图为：仿真示波器输出为：分析：仿真输入正弦信号频率频率为100hz ， ,仿真输出为符合带通滤波器20、 全通滤波器移相器 全通滤波器，幅频特性是平行于频率轴的直线，对频率没有选择性。常利用其相位频率特性，作为相位校正电路或相位的均衡电路。仿真电路图为：仿真示波器输出为：分析：输出只是幅频特性发生变化，符合移位器21、 脉宽调制器仿真电路图为：仿真示波器输出为：22、 过零比较器 过零比较器是将输入信号的电压与参考电压零进行比较。在设计时将同相端并联，同时接入电阻后将信号输入，反相端并联之后接地。同时再加两个晶体管。对于高质量的集成运放而言，其开环电压放大倍数很大，输入偏置电流、失调电压都很小。若按理想情况考虑，则集成运放开环工作时 0 时，为低电平 0 时，为高电平集成运放输出的高低电平值一般为最大输出正负电压值 仿真电路图为：仿真示波器输出为：分析： 仿真输入正弦信号频率频率为100hz，振幅为5V 仿真输出振幅为9.5v的方波，符合过零比较器 心电信号放大电路设计1、背景 心电信号十分微弱，频率一般在0.5HZ-100HZ之间，能量主要集中在17Hz附近，幅度大约在10uV-5mV之间，所需放大倍数大约为500-1000倍。而50hz工频信号，极化电压，高频电子仪器信号等等干扰要求心电信号在放大的过程中始终要做好噪声滤除的工作。2、总体设计 根据心电信号的特点电路的总体框架图为：3、单元电路设计 1.信号输入 导联线又称输入电缆线。其作用是将电极板上获得的心电信号送到放大器的输入端。心脏电兴奋传导系统所产生的电压是幅值及空间方向随时间变化的向量。放在体表的电极所测出的ECG信号将随不同位置而异。心周期中某段ECG描迹在这一电极位置不明显，而在另一位置上却很清楚。为了完整描述心脏的活动状况，应采用多电极导联方式测量心电信号，基于现在的实验条件及要求，选择3导联方式：左臂（LA），右臂（RA）以及右腿（RL）。 2.前置放大器采用三运放输入电路，在这个电路中，采用了三个LM741放大器。仿真电路图为： 仿真输出为：3.低通滤波器 其截止频率为100Hz时，到频率为200Hz时其衰减幅度为9。它的作用是滤除频率为100Hz以上的信号分量。仿真电路图为：仿真输出为： 分析： 仿真输入正弦信号，R=10K，电容实际取值分别为C1=0.15F，C2=0.22f，C3=0.47F，C4=0.68F结果：滤除频率为100Hz以上的信号分量4.陷波器采用50HZ陷波器电路采用RC双T网络二阶带阻滤波器，可以比较好的滤除工频的干扰截止频率的计算公式为： 仿真电路图为：仿真输出为：分析： 仿真输入为R1=R2=30K,R3=15K,C1=C2=0.11F,C3