集成运放应用电路的仿真分析

集成运放应用电路的仿真分析,1、 熟悉并掌握用Multisim 10仿真设计与分析 的方法,2、熟悉集成运算放大器器件的引脚排列和主要 技术指标,3、熟悉集成运算放大器的线性运算关系及测试 方法,教学目的及要求：,一、仪器放大器（三运放仪器放大器）,仪器放大器是用来放大微弱差值信号的高精度放大器。,特点：KCMR 很高、 Ri 很大， Av 在很大范围内可调。,（1）理论分析、计算,由,得,从而,由减法器 A3 得：,图9.1 三运放仪器放大器,若 R1 = R2 、R3 = R4 、R5 = R6、 R7 = R8,整理得,取： R1 = R2 = 10k、R3 = R4 = 100k 、R5 = R6 = 10k 、 R7 = R8 = 300k、 R9 = 10k,（2）仿真测量、分析,在Multisim10电路窗口中创建如图9.2所示的实验测试电路。,图9.2 三运放仪器放大器仿真电路,电路中所用元件在Multisim 10元件库中的位置如下：, 电阻：Master DatabaseBasicresistor;, 运放：Master DatabaseAnalogOPAMP;, 电源：Master DatabaseSourcePower_sourcesDC-Power;, 地：Master DatabaseSourcePower_sourcesground;, 电压表：Master DatabaseIndicatorsVoltmeter;,电路中函数信号发生器XFG1为输入信号，是幅度为10uV、频率为1kHz的两路正弦信号。,示波器XSC1的通道A、B分别观测仪器放大器的输入信号、输出信号。,设置完毕后，单击仿真开关，进行仿真分析。此时电路的输入、输出波形在示波器XSC1显示的波形如图9.3所示。,图9.3 三运放仪器放大器仿真结果,由交流电压表测得，在输入信号为0.014mV（有效值）时，输出电压为8.9mV，计算出电路的电压放大倍数为635.7。这一结果与理论分析基本一致！,二、一阶有源低通滤波器,图9.4 一阶有源低通滤波器,电路的传递函数可表示为：,其中：,（1）理论分析、计算,幅频特性：,相频特性：,电路特点：,（1） 时，,有放大作用,（2） 时，,幅频特性与一阶无源低通滤波器类似,（3）运放输出，带负载能力强,取： R= 1k、C = 1nF 、R1 = Rf= 2k。,其通带电压放大倍数为：,通带上限截止频率为：,当f f0时，理论上的幅频特性曲线，在过渡带按-20dB每十倍频斜率下降。,（2）仿真测量、分析,在Multisim10电路窗口中创建如图9.5所示的实验测试电路。,图9.5 一阶有源低通滤波器仿真电路,在Multisim10中，用扫频仪测得通带电压放大倍数为6.02dB，游标移至A下降3dB（约3.061dB）的位置，测得上限截止频率为144.242kHz，如图9.6（a）所示。,图9.6 一阶有源低通滤波器幅频特性曲线,（a）,图9.6 一阶有源低通滤波器幅频特性曲线,（b）,移动游标至1.442MHz（约十倍频）的位置，测得A约为-22.958dB，如图如图9.6（b）所示。过渡带（没有拐点段）按-3.06-(-22.958)=-26.018dB每十倍频的斜率下降。,理想情况下，希望当 f f0时，电压放大倍数立即降为0。由图9.6所示的幅频特性曲线可以看出，一阶有源低通滤波器虽然可以滤除 f0以上的高