模电电路设计题及multisim仿真

电路设计

一、设计I/V变换电路，实现2mA的电流信号转换为5V的电压信号。

1、电路图与仿真结果：如图一，

2、电路说明：

电路中使用了最简单常见的运放LM324系列，电路结构简单，可以广泛应用，如果对精度要求更高，可以选用精密运放，如OPA系列的运放。

电路原理简单，由理想运放的虚断特性，】广广2mA

，由虚短特性u二u

二0，所以u=-i X R=-5V，从而实现了将2mA的电流信号转换为5V NPof2

的电压信号。

3、参数确定方法：

根据u=-i X R，要求输入2m A的电流输出5V的电压，可以确定

oi2

R=2.5k0。

2

4、分析总结：

由于输出电压仅与i和R有关，改变R电路就可以实现不同电流型号转化

i22

为要求的电压信号。同时由于不同场合条件不同，对电路稳定性的要求不同，可以根据实际条件改变运放型号，使电路可以在更广泛的范围里应用。

二、设计精密放大电路，其放大倍数为100倍。

1、电路图与仿真结果：如图二、图三，

2、电路说明：

电路用OPA系列精密运放实现精密放大，仿真结果如图三，电路为两级放大电路，每级的放大倍数为10。则经两级放大后放大100倍。而如果仅用一个运放完成100倍放大，仿真结果如图四，从示波器读数上可以看出放大结果

为：

A =

982.55

=98.3并不精密，而两级放大，放大倍数为A =

999.3

=99.99，

精密u 9.997u 9.994

程度大大提高，因此选用两级放大电路。

电路图：

图二

3、参数确定方法:

1、电路图与仿真结果:电路图：如图五，

各放大电路的放大倍数分别为A 二1+R

=10,

R

1

u1

R

A 二1+負二10，所以只要 R

5

u2

三、设计信号处理电路，完成如下运算U

o

=2.5+u : i

仿真结

图

图四

仿真结果：如图六,

图六

其中通过信号源输入一个峰值为I V，频率为1k Hz正弦波，示波器的通道A 接信号源，通道B接信号处理电路输出端。示波器上的输出波形如图，根据从

读数上可以看出，输出电压U 的最大值与最小值分别为3.499V 和1.502V ，满足

o

设计要求：u =2.5+u 。

oi

2、电路说明：

电路利用同相求和电路的原理，从同相输入端输入待处理信号u ,U 为在

i

待处理信号上叠加的2.5V 的直流电压信号，由叠加原理：

u =i(u +U )

P 3i

由理想运放的虚短特性：

u =u

NP

又由理想运放的虚断特性：

所以u =2.5+u 。

o i

3、参数确定方法：

四、试用模拟乘法器和运算放大器设计有效值计算电路: 1、电路图

使用说明：u 为要求有效值的信号，用示波器可以测出信号的周期T ,取

i

U =1000T (T 的单位为：秒)，从示波器上读输出电压在输入电压第一个周期终点

处的值即为输入电压的有效值。

R 、

二(1+-^)u

R N

=3u =u +U

Ni

取R 二R 二R ，则u =^(u +U ),

133P 3i

RR

u =(1+—)u ，所以要取一=2。o R P R

55

2、电路图各部分确定、说明及输出结果仿真：

电路输入端接一个正弦信号发生器，输出波形峰值为2V ，频率为1k Hz 。有 (1) 、乘方电路及仿真结果

图八图九

电路图如图八，乘法器取k =1输入输出关系为：

u =u 2，

o 1i

仿真结果如图九，示波器通道A 接信号源，通道B 接乘方电路输出端。 (2) 、积分电路及仿真结果：

效值计算公式:

u=，—.

T

1

分四部分分别实现对u(t )的乘方、积分、除以

1V/V0V--

A 1

*1 -Wv :

WOnF

U2A1

：0

LLH24AP

R5

WkG

13

_L_V4:

^-12V

图十

—-12V

T

11

图

积分电路如图是，根据积分电路的输入输出关系,

1t

u =-f u （t ）dt ，u =u =u 2

o2RC i1i1o1i

410

仿真结果如图十一，示波器A 通道接信号源，B 通道接乘方输出电路输出,C 通道接积分电路输出。

（3）、除法电路及仿真结果：

U =*f u 2（t ）dt ，在积分电路中, 0

所以，取U =1000T 。

1至此，U =f u 2（t ）dt 。

o3

T i

仿真结果如图十三，示波器通道A 接信号源，通道B 接乘方电路输出，通道C 积分电路输出，通道D 接除法电路输出。 （4）、开方电路及仿真结果：

：R1 -Wv A ODkQ

R2W ka

R3 5kO

1VA/OV

U1A

V2 12V

图十二

电路中，乘法器k =1, 设输入信号u.的周期为T ，则

i

1

二1000，RC

41

由有效值计算的公式, D V1：：

匚叫

图十三

LM324AP