基于軟件仿真驗證的含運放電路應(yīng)用設(shè)計
2.2 電壓反饋取樣電路
電壓反饋取樣電路由移相、全波精密整流和積分放大電路三部分組成,如圖5所示。移相電路用以將輸出側(cè)的交流電壓形成兩路正交信號。將全波精密整流設(shè)計成輸入/輸出間的比例為1。積分放大電路對合成后的脈動直流信號作平滑放大處理。
以對輸入幅值2 V的工頻電壓信號取樣為例,經(jīng)過移相和全波精密整流后,作為積分放大器的輸入信號,是兩路為2|sinωt|和2|cosωt|的正交信號,合成為uf=2(|sinωt|+|cosωt|)作脈動變化的直流信號,因為1≤(|sinωt|+|cosωt|)≤,考慮到RF/R1的反相放大作用,積分放大電路的輸出信號uf在0~5.66 V之間變化,圖6給出電容分別取15.9μF和1.59μF時的輸出電壓曲線。當(dāng)電容為15.9μF時時間常數(shù)τ=RC=0.318 s,經(jīng)過5τ=1.59 s到達(dá)穩(wěn)定狀態(tài);當(dāng)電容為1.59μF時的時間常數(shù)τ=RC=0.031 8 s,經(jīng)過5τ=0.159 s后達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)并與圖中曲線衰減規(guī)律一致。一般集成電路器件的輸入電壓在10 V以內(nèi),通過理論計算獲得脈動直流信號的積分輸出變化規(guī)律較為困難,可以通過軟件仿真的方法得出輸出值的變化規(guī)律,在積分放大器的輸入信號中加以基準(zhǔn)源,即可限制輸出信號的幅值。對于圖5可取基準(zhǔn)源信號為-4.5 V。最終可獲得正紋波很小的反應(yīng)輸入電壓變化的直流信號。
3 結(jié)語
對濾波器和積分器的工作原理進(jìn)行了說明,指出在實踐設(shè)計過程中,當(dāng)運算放大器外圍器件較多,輸入/輸出關(guān)系需要精確考慮,而理論計算繁瑣或較為困難時,采用軟件仿真是準(zhǔn)確、有效、便捷的輔助手段。以濾波器的相移和電壓反饋取樣電路為例,詳細(xì)說明了采用軟件仿真驗證的設(shè)計過程,可以使用該法設(shè)計其他電子電路,本文設(shè)計的電壓反饋取樣電路極具參考價值。
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