multisim积分微分实验报告.doc

实验课程电路分析实验-EDA部分一、实验目的1. 掌握一阶RC微分、积分电路的组成与工作原理;2. 掌握运用MULTISUM软件实现一阶有源RC微分、积分电路的设计方法;3. 掌握运用MULTISUM软件实现RC微分、积分电路的测试、分析方法;4. 培养学生对知识的综合运用能力,提高学生创新能力。二、实验性质设计性实验三、设计报告无源RC微分积分电路实验原理RC电路对输入的脉冲信号的响应变化为电容的充放电过程造成的,对于线性时不变电阻,在电容的充放电过程中VCR关系可表示为it=dqdt=dCudt=Cdudtut=1C∫i(t)dtRC电路对输入的脉冲信号的响应变化为电容的充放电过程造成的,对于线性时不变电阻,在电容的充放电过程中VCR关系可表示为it=dqdt=dCudt=Cdudtut=1C∫i(t)dt这说明电容中的电流与电压的微分成正比,电容电压与电容中电流的积分成正比。把一个电容和一个电阻串联,输入时变信号ui为激励信号,则可得电阻R两端的电压和电容C两端的电压分别满足uRt=R*iCt=RCduc(t)dt≈RCdui(t)dtuCt=1C∫iCtdt=1C∫uRtRdt≈1RC∫ui(t)dt以上公式表明,当以时变信号ui作为输入时,电阻两端电压uR与ui对时间的微分成正比,电容两端的电压uC与ui对时间的积分成正比。则选取电阻两端电压uR为输出信号,构成微分电路;选取电容两端电压uC为输出信号,构成积分电路。积分电路和微分电路的特点微分电路可把矩形波转换为尖脉冲波,此电路的输出波形只反映输入波形的突变部分,即只有输入波形发生突变的瞬间才有输出。而对恒定部分则没有输出。输出的尖脉冲波形的宽度与R*C有关(即电路的时间常数),R*C越小,尖脉冲波形越尖,反之则宽。此电路的R*C必须远远少于输入波形的宽度,否则就失去了波形变换的作用,变为一般的RC耦合电路了,一般R*C少于或等于输入波形宽度的1/10就可以了。积分电路可将矩形脉冲波转换为锯齿波或三角波,还可将锯齿波转换为抛物波。时间常数R*C,构成积分电路的条件是电路的时间常数必须要大于积分电路能将方波转换成三角波。积分电路具有延迟作用。一阶无源微分电路参数选择原则:RC<<T方波(脉冲宽度)理由:由微分电路公式推导过程中RCduc(t)dt≈RCdui(t)dt可推得,若要使电容电压和输入电压近似相等,则必须先经过电容的瞬态响应,当输入的时变信号为方波时,若要使电容的瞬态响应可以被忽略,则时间常数(R*C)的值必须远小于方波周期,此时电容充放电速度极快,电容两端电压可近似等于输入电压。仿真实验(2)一阶无源积分电路参数选择原则:RC>>T方波理由:由积分电路公式推导过程中1C∫uRtRdt≈1RC∫ui(t)dt可推得,若要使电阻电压和输入电压近似相等,则电容的充放电过程需要被忽略。当输入信号为方波时,配置电路时间常数(R*C)远大于方波周期,则电容充放电速度极慢,可以被忽略。 RC有源一阶积分电路有源RC微分积分电路相较无源来说,多了一个反向放大器,因为运算放大器和三极管等需外接直流电源才能正常发挥作用的器件被称为有源器件,所以此时电路为有源微分积分电路。。若集成运放满足理想运放条件,则该运放应具有“虚断”与“虚短”的特点,结合电容的伏安特性,可推出其输入、输出关系为: 式中Uc(0)是t=0时刻电容C两端的电压值,即初始值。如果ui(t)是幅值为E的阶跃电压,并设Uc(0)=0,则即输出电压uo(t)随时间增长而线性下降。显然RC的数值越大,达到给定的uo值所需的时间就越长。积分输出电压所能达到的最大值受集成运放最大输出范围的限值。输入电压经过RC电路的积分还经过反向放大器放大才得到输出电压Uo,因为反向放大器的存在电阻R作为输入电阻,R两端的电压等于输入电压UI,而不是无源状态下的近似等于,所以此时积分关系严格成立。:一个反向放大器,一个1kΩ的定值电阻(输入电阻),