設(shè)計(jì)同相反相高通低通放大器

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1、電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)題目：放大器設(shè)計(jì)院系：信息工程學(xué)院專業(yè)：電子信息科學(xué)與技術(shù)姓名：李攀學(xué)號：030941017指導(dǎo)老師：譚建軍二〇一一年十二月1.設(shè)計(jì)任務(wù)及要求1.用運(yùn)算放大器構(gòu)成同相放大器反相放大器和跟隨器。2.測出三種電路的輸入電阻，輸出電阻，放大倍數(shù)，通頻帶。2.設(shè)計(jì)概述；本設(shè)計(jì)根據(jù)要求利用運(yùn)算放大器構(gòu)成同相放大器反相放大器和跟隨器，并且根據(jù)頻帶也要設(shè)計(jì)出低通、高通、帶通濾波器，這樣組合起來就有9種電路，以下將一一介紹。根據(jù)仿真，測得電路的輸入電阻，輸出電阻，放大倍數(shù)，通頻帶都能很好達(dá)到要求。3.設(shè)計(jì)方案綜合考慮題目要求，即用集成運(yùn)算放大器和

2、RC電路可組成有源濾波電路。有源濾波電路能提高濾波性能，還可以將信號放大，且放大倍數(shù)易調(diào)節(jié)。有源濾波器也可以分為低通濾波器、高通濾波器、帶通濾波器、帶阻濾波器。3.1同相放大器將反相放大器中R1端接地，輸入電壓ui經(jīng)電阻R2由同相輸入端輸入，即可構(gòu)成同相放大器(noninvertingamplifier)，實(shí)現(xiàn)輸出電壓uo與輸入電壓ui之間的同相比例運(yùn)算。且有下列放大關(guān)系：圖1同相放大器3.1.1同相低通放大器圖2同相低通放大器放大器選用LM741，LM741是通用的雙運(yùn)用算放大器，其特點(diǎn)有：較低輸入偏置電壓和偏移電流：；輸出沒有短路保護(hù)，輸入級

3、具有較高的輸入阻抗，內(nèi)建頻率被子償電路，較高的壓擺率。最大工作電壓為18V.鑒于以上這些特點(diǎn)，選用LM741作為同相放大器完全能滿足要求，且經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。低通濾波器采用典型的RC低通網(wǎng)絡(luò)，不難低通網(wǎng)絡(luò)的傳遞函數(shù)：進(jìn)而可得到其幅頻響應(yīng)為對于圖1所示電路輸入信號中的高頻成分，電容C1可近似地看成短路，輸出端與同相輸入端連接，所以最終輸出電壓很小，抑制了高頻信號。對于輸入信號中的低頻成分，電容C1可近似地看成開路，這時(shí)的放大倍數(shù)為1+R3/R4，低頻信號順利通過。此低通濾波器的上限頻率為：1/2πR2C1。當(dāng)取R2=1K,C1=1Uf,得到上限截止頻率為：

4、放大器的放大倍數(shù)；Av=1+R3/R4=2仿真及測試結(jié)果：a.通頻帶從右圖可以看出，該低通濾波器的上限截止頻率是138.7Hz,與計(jì)算值能很好的吻合。圖3通頻帶b..放大倍數(shù)圖4輸入和輸出電壓仿真結(jié)果表明在50Hz情形下，輸入幅值為1V，輸出為2V，放大倍數(shù)為2倍，與理論吻合。c.輸入輸出電阻圖5輸入輸出電流由于Vi=1.0V，Vo=2.0V,容易算出輸入電阻Ri=18.5M,輸出電阻Ro=79.68,即系統(tǒng)的輸入電阻大，輸出電阻小，帶負(fù)載能力強(qiáng)，適合在輸入級和輸出級。3.1.2同相高通放大器同相高通放大器只需將同相低通放大器中的低通網(wǎng)絡(luò)換成高通

5、網(wǎng)絡(luò)即可，同樣可得到高通網(wǎng)絡(luò)的傳遞函數(shù)：而其他分析與低通是一樣的，故不再贅述，電路圖如下：圖6同相高通仿真及測試結(jié)果：a.通頻帶從右圖可以看出，該高通濾波器的下限截止頻率是594kHz,b.放大倍數(shù)由輸入輸出電壓計(jì)算得到放大倍數(shù)為1.91倍，與理論值能很好地吻合。C.輸入輸出電阻a.由于Vi=1.0V，Vo=2.0V,容易算出輸入電阻Ri=0.45M,輸出電阻Ro=7.113.1.2同相帶通放大器帶通可由一個(gè)低通和一個(gè)高通級聯(lián)組成，因此電路自然可以是：圖7同相帶通仿真及測試結(jié)果：a.通頻帶由上可知下線截止頻率為32JHz,上限截止頻率為55.23

6、6kHzb.放大倍數(shù)由輸入輸出關(guān)系可得，放大倍數(shù)約為2倍，與理論符合C.輸入輸出電阻同理可以計(jì)算出，輸入輸出電阻分別為Ri=1.6M,Ro=79.33.2反相放大器輸入電壓ui經(jīng)電阻R1由反相輸入端輸入，輸出端與反相端之間接一反饋電阻RF，同相輸入端與地之間接一平衡電阻R2，且R2=R1//RF，以保證運(yùn)放輸入端的對稱。3.2.1反相低通放大器仿真及測試結(jié)果：a.通頻帶從右圖可以看出，該低通濾波器的下限截止頻率是594kHz,b..放大倍數(shù)很明顯，輸入和輸出的相位相反，并且由輸入和輸出電壓分別為Vi=1.0V,Vo=1.5V可得到放大倍數(shù)為1.2

7、倍。C.輸入輸出電阻同理可以計(jì)算出，輸入輸出電阻分別為Ri=3.2M,Ro=52.33.2.1反相高通放大器設(shè)計(jì)反相高通放大電路如下：得到傳遞函數(shù)為：仿真及測試結(jié)果：a.通頻帶從右圖可以看出，該高通濾波器的下限截止頻率是1.71kHz,b..放大倍數(shù)為確保在通頻帶內(nèi)輸入信號為3.0kHz,很明顯，輸入和輸出的相位相反，并且由輸入和輸出電壓分別為Vi=1.0V,Vo=2.5V可得到放大倍數(shù)為2.5倍。C.輸入輸出電阻同理可以計(jì)算出，輸入輸出電阻分別為Ri=5.2M,Ro=100.33.2.1反相帶通放大器同樣帶通可由一個(gè)低通和一個(gè)高通級聯(lián)組成，因此

8、電路自然可以是：仿真及測試結(jié)果：a.通頻帶由上圖可得出，通頻帶為1.368kHz~837kHz,且通帶有較大增益，阻帶衰減快，有很好的濾