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Multisim软件仿真作业

07测控技术及仪器3班24姜大海

第Ⅰ题设计一个两级1000倍运算放大电路

原理图

电路中输入级由U3、U4两个同相输入运算放大器电路并联，再与U5差分输入串联的三运放差动放大

电路构成，其中U1、U2是增加电路的输入阻抗。电路优点：差模信号按差模增益放大，远高于共模成分（噪

声）；决定增益的电阻（R1、R5、R3）理论上对共模抑制比Kcmr没有影响，因此电阻的误差不重要。

电路对共模输入信号没有放大作用，共模电压增益接近于零。这不仅与实际的共模输入有关，而且也与

A3和A4的失调电压和漂移有关。如果A3和A4有相等的漂移速率，且向同一方向漂移，那么漂移就作为

共模信号出现，没有被放大，还能被第二级抑制。这样对于A3和A4的漂移要求就会降低。A3和A4前置

放大级的差模增益要做得尽可能高，相比之下，第二级（U5）的漂移和共模误差就可以忽略，对放大器的要

求就可以大大降低。取R3=R4=300Ω，R5=R6=100KΩ，R1=1.5KΩ,R7=1.5KΩ时，两级的总增益为两个差

模增益的乘积，即：

由此可知，上述电路具有输入阻抗高，共模抑制比高等优点，可作为通用仪用放大器使用。

采用三运放差分放大电路特点：

1)高输入阻抗。被提取的信号是不稳定的高内阻源的微弱信号，为了减少信号源内阻的影响，必须提高放

大器输入阻抗。一般情况下，信号源的内阻为100kΩ，则放大器的输入阻抗应大于1MΩ。

2)高共模抑制比CMRR。信号工频干扰以及所测量的参数以外的作用的干扰，一般为共模干扰，前置级须

采用CMRR高的差动放大形式，能减少共模干扰向差模干扰转化。

3)低噪声、低漂移。主要作用是对信号源的影响小，拾取信号的能力强，以及能够使输出稳定。

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第Ⅱ题设计一个截止频率为100Hz的二阶有源低通滤波器

图1原理图

电路结构如图1所示，此电路上半部分是一个同相比例放大电路，由两个电阻R1，RF和一个理想运算

放大器构成。R1与Rf均为16kΩ。下半部分是一个二阶RC滤波电路，由两个电阻R2，R3及两个电容C1，

C2构成。取定R2，R3均为1.1kΩ，C1，C2均为1.5μF。电路由一个幅度为2.5V，频率可调的交流电压

源提供输入信号，用一个阻值为1kΩ的电阻作为负载。

,

理论分析

1频率特性

二阶低通滤波器电路的频率特性为：

2通带电压放大倍数AUP

低频下，两个电容相当于开路，此电路为同相比例器。

3特征频率f0与通频带截止频率fP

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Multisim分析

虚拟示波器分析

在Multisim软件的虚拟仪器栏中选择虚拟双踪示波器，将示波器的A、B端分别连接到电路的输入端

与输出端(即图1中的1、3节点)，再点击仿真按钮进行仿真，得到如下波形。

图2为输入信号频率为1kHz，幅度为1mV时二阶低通滤波器电路的输入输出情况。图中横坐标为

时间，纵坐标为电压幅度。我们选择示波器扫描频率为1ms／div。纵轴每格均代表1mV，输出方式为Y

／T方式。幅度大的为输入信号，幅度小的为输出信号。

很显然，输出信号的频率与输入信号一致，说明二阶低通滤波器电路不会改变信号频率。从图2还可

以看出，在输入信号频率较大(如1kHz)时输出信号的幅度明显小于输入信号的幅度。而低频情况下的理

论计算结果AUP=2；即在低频情况下输出信号的幅度应为输人信号的两倍。很显然，输入信号频率较大时

电路的放大作用已经不理想。

调节输入频率，使之分别为800Hz，600Hz，400Hz，