夏鑫-虚拟仪器实验教案 - 图文(8)

2019-08-30 20:48

湖南工学院教案用纸 p.12

相连接:

V1+ AI 0+ (来自该 FGEN 的输出) V1- AI 0- (来自接地) Vout+ AI 1+ (来自该运放的输出) Vout- AI 1- (来自接地)

(3)在该波特分析仪上,设置扫描参数如下:

起始频率:5(Hz) 停止频率:20000(Hz) 步进频率:10(每 10Hz) (4)对该面板加电

(5)点击[运行],并观测该反向运放电路的波特图。 (6)近距观察该相位响应。

图7-4 一个增益为10的反向运放的波特图测量结果

其增益(20 dB)保持平坦且独立于频率,直至接近 10000Hz,然后开始滚降,如图 7-4 所示。

该波特图对于一个 741 运放反向电路非常典型。在高频处,该放大器的响应取决于其内部电路,以及任一个外部元件。 5、 高通滤波器

对于一个简单的 RC 系列电路,一个低频截至频率点fL由如下公式确定:

湖南工学院教案用纸 p.12

其中,fL以赫兹为测量单位。该低频截至频率点是指增益(dB)下降-3 dB 所对应的频率。当该电容的阻抗与该电阻相等时,该(-3 dB)频点出现。

(1)在该运放电路中,添加一个与该 1k 输入电阻 R1 相串联的 1 μF 电容 C1,如图7-5所示。

图7-5 高通运放滤波器电路的设计

该高通运放滤波器等式具有一个低频截至频率点 fL,在此频率下该增益下降-3 dB。换言之,当 Xc=R:

图7-6 NI ELVIS开发板上的高通运算放大器

(2)使用实验三中相同的扫描参数运行第二个波特图。

(3)观察发现低频响应被削弱,而高频响应与基本的运算放大器波特图类似。

湖南工学院教案用纸 p.12

图 7-7 高通运放电路的波特图测量法

(4)使用游标功能找到低频截止点,即幅度降至–3 dB 处或相位改变 45 度处的频率。 (5)将测量结果与以下公式计算的理论值相比较。

5、低通滤波器

运放电路的高频衰减是由于 741 芯片内部的电容与反馈电阻 Rf 并联。如果增加外部电容 Cf,

与反馈电阻 Rf 并联,就可以降低上频率截止点。您可以通过以下公式来计算截止频率:

通过以下步骤完成运放电路的其它频率测量:

(1)短路输入电容(不要移除这个电容)。

(2)加入反馈电容 Cf(0.01μf),并于100k的反馈电阻并联。

湖南工学院教案用纸 p.12

图 7-8 低通运放滤波器电路设计

(3)使用相同的扫描参数执行第三个波特图。

图 7-9 低通运放电路的波特图测量

图 7-9 显示相比于基本运放响应,高频响应被大大衰减。

(4)使用游标功能找到高频截止点,即幅度降至–3 dB 处或相位改变 45 度处的频率。

湖南工学院教案用纸 p.12

(5)将测量结果与以下公式计算的理论值相比较:

注意:注意从低频范围到高频范围的90度相变。这与单极 RC 滤波器类似。 6、带通滤波器

如果运放电路中同时包含输入电容和反馈电容,那么响应曲线将同时包含低截止频率fL 和高截止频率 fU。频率范围(fU–fL)被称为带宽。例如,较好的立体声放大器带宽至少为 20,000 Hz。

图 7-10为 NI ELVIS II 开发板上搭建的带通滤波器。

图7-10 NI ELVIS II开发板上的带通运放电路 (1)移除C1上的短路。

图 7-11 带通滤波器电路设计

(2)使用相同的扫描参数执行第四个波特图。


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