RC电设计方案与响应测试(综设)

1、RC电路的设计与响应测试一、设计任务给定一频率010KHz,幅值4的方波激励信号，请设计一波形转换器，要求:a）将方波转换为正弦波；b）转换过程衰减足够小。二、设计方案采用RC电路，分两步实现波形转换：1. RC积分电路，先将给定方波转换为三角波；2. RC低通滤波电路，再将三角波转换为正弦波；3* 两级电路间的隔离（三种方法）。三、实验设备序号名 称型号与规格数量备注1函数信号发生器12交流毫伏表13双踪示波器14电容4.7uf, 2.2uf, 1uf, 0.47uf, 0.2uf, 0.1uf5电位器100K10k 100 欧各一个6电阻10 欧,51 欧,100 欧,1K,2K,2.4K

2、,10k 若干四、电路设计第一步：RC积分电路设计，将给定方波转换为三角波积分电路（无源）设计输入电阻R1要求K级，积分电容 C1要求较大，但小于 1卩F;积分电路t =R1*C1>>1/（2 f ），据此确定元件参数。积分电路的结构如图1，输入电压5为矩形脉冲，脉冲宽度为tp,从电容器两端输出的电压为u2。在电路参数满足tp的条件下，1十U _0 +1C =二 11n图1 积分电路Ur=u2RCu1dtUr ' ' Uc 二 U| : Ur = iR上式表明，输出电压 u2近似的与输入电压 u1对时间的积分成正比。在电路参数满足.tp的条件下，电容两端的输出电压

3、u2为三角波，其波形如图1所 示。此电路称为积分电路，它能够将矩形脉冲输入信号变换成三角波输出信号。第二步： 低通滤波器的设计，将三角波转换为正弦波低通滤波电路设计要求：要求不滤除10KHZ以下分量；R2较小；据3 n=1/（R2*C2）>=2 n f 来确定元件参数任意平稳信号可分解成不同频率成分的正弦波，三角波也是。滤波的目的是抑制和消除噪声或无用信号，分离出有用信号，此处采用低通滤波，滤除叠加在同频率正弦波信号上的尖峰高频信号，即可再现同频正弦波。RC低通滤波器的频率特性为:11 j RC其中,' RC'2 兀 RC“当输入信号的频率 < o时，低通滤波器有较

4、大幅度的输出信号；当输入信号的频率：打 ：打0时，输出信号明显衰减。故称低通滤波器的通频带为：b = （0 0）又因为RC低通滤波器的输出信号的相位滞后于输入信号的相位，所以又称该电路为 滞后相移网络。第三步*两级电路间的隔离（三种方法）常用隔离电路1:射极跟随器射随器是由三极管构成的共集放大电路，输入输出同相电压放大倍数近似1,输入电阻高，输出电阻低，可用作中间级，减少前后级电路间的相互影响，起缓冲和隔离作用。曰但输入阻抗极电压跟随器其实是一种同相比例放大电路，放大倍数近似于1 (大于1),高，输出阻抗很低，性能和射极输出器相似，故可用作中间隔离级使用。常用隔离电路3:有源积分电路 将积分电

5、路与隔离运放结合，可构成有源积分电路，此时输入电阻R1要求K级，积分电容 C1要求较大，但小于 1uf ;t =R1*C1>>1/(2 f )时为积分电路，周边元件参数：积分漂移泄漏电阻 静态平衡电阻Rf>=10R1 ,第四步：总体设计五、硬件电路测试根据前面设计的电路，搭建硬件电路，通过示波器测量输出信号; 若波形参数差异较大，查找原因并重新设计电路 记录电路设计的元件参数，同时测量输出信号，一并记入下表：号,方波 激励 信号三角波输出正弦波输出R1C1R2C2频率20KHZ1幅值"4V-相移丁I01六、注意事项：1电路仿真时电路稳定可能需半分钟；2、RC电路会有相移、衰减现象；3、 理论通过的电路，实测可能fail ；4、为求简洁，图中运放未画出电源，实验时应连接。七、预习报告要求：1 写出电路设计与理论计算过程；2 .利用multisim软件进行电路仿真实验；3 打印出电路原理图和仿真结果。八、实验报告1总结RC电路的基本应用；2填写测量参数表格，并说明积分电路与低通滤波的异同；3解释波形转换中的衰减和相移原因。九、思考题1. 改变电源电压的幅值，