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对运算放大器的仿真分析

对运算放大器的仿真分析

点击数:7800 次   录入时间:03-04 11:38:04   整理:http://www.55dianzi.com   编程器-仿真

  本文以常用的运算放大器μA741组成的前端放大器为例,采用EWB仿真功能,利用直流工作点分析测量其工作点、利用“温度扫描分析”分析环境温度对于输出端工作点的影响、利用瞬态分析和参数分析观察输出波形及放大倍数、利用频率特性分析得到幅频特性求出通频带及放大倍数,直观的再现了运算放大电路的特点。

  一、由μ741组成的前端放大器电路
  
  图1为用μA741组成的反向输入运放电路,输入端加上10mV、10kHz的正弦信号,双12V电压供电。

  二、仿真过程及结果分析
  
  1.直流工作点分析及温度扫描分析
  
  运行DCOperatingPointAnaly-sis,得到图2直流工作点分析的结果,看出在输入电压为零时,输出节点2有一很小的输出电压7.1958mV(输出失调电压)。在Tempera-tureSweep(温度扫描分析)设置中,StartValue设置为0℃,StopValue设置为125℃,StepValue设置为25℃,对输出节点2进行直流工作点分析,得到图3,看出输出失调电压随着温度的提高略有下降。

  2.频率特性分析及瞬态分析
  
  在ACFrequencyAnalvsis(频率特性分析)的设置中,频率范围设为iHz~IGHz,X轴的标尺为分贝(dB),Y轴的标尺为分贝,得到图4的幅频特性和相频特性曲线,从中看出这是一个低通放大器,从旁边的表中读出电压放大倍数为A=10(19:9995dB),与理论计算一致(A=Rf/R1=100k/l0k=10),读出通频带近似为144.8145kHz。

  在Transient(瞬态分析)的设置中,分析点选节点5、2,得到图5。从图中看出,输出信号节点2与输入信号节点5是反相的,体现了反向输入运放电路的特点,从图中读数,求出电压放大倍数为A=147.8170/13.9755=1058,与用频率特性分析的结果略有误差。

  3.参数分析
  
  在ParameterSweep(参数分析)中,分析量为Rf,StartValue设置为100k,StopValue设置为200k,StepValue设置为50k,对输出节点2进行频率特性分析,从得到的图6的幅频特性看出,当RRf从100k到150k到200k变化时,输出信号亦成比例变化为9.9992、14.9980、19.9961,和理论分析一致。

  三、结束语
  
  从以上分析过程看出,EWB简单易学,具有非常强的仿真功能,能够帮助理解和验证电路功能,能通过改变电路中的元器件参数,使电路达到设计性能要求,非常适合缺少仪器设备的电子爱好者使用。




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