集成运算放大器应用电路综合设计网上大作业1400075程成.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=0.1µF

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=0.01µF

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：

得到波形为：

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：

得到波形为：

基波与移相-45度的三次谐波叠加：

得到波形为：

基波与移相-90度的三次谐波叠加：

得到波形为：

基波与移相-135度的三次谐波叠加：

得到波形为：

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。