基于軟件仿真驗證的運放電路設計方法

　　2.2 電壓反饋取樣電路

　　電壓反饋取樣電路由移相、全波精密整流和積分放大電路三部分組成，如圖5所示。移相電路用以將輸出側的交流電壓形成兩路正交信號。將全波精密整流設計成輸入/輸出間的比例為1。積分放大電路對合成后的脈動直流信號作平滑放大處理。

　　以對輸入幅值2 V的工頻電壓信號取樣為例，經過移相和全波精密整流后，作為積分放大器的輸入信號，是兩路為2|sinωt|和2|cosωt|的正交信號，合成為 uf=2(|sinωt|+|cosωt|)作脈動變化的直流信號，因為1≤(|sinωt|+|cosωt|)≤，考慮到RF/R1的反相放大作用，積分放大電路的輸出信號uf在0～5.66 V之間變化，圖6給出電容分別取15.9μF和1.59μF時的輸出電壓曲線。當電容為15.9μF時時間常數τ=RC=0.318 s，經過5τ=1.59 s到達穩定狀態;當電容為1.59μF時的時間常數τ=RC=0.031 8 s，經過5τ=0.159 s后達到穩定狀態并與圖中曲線衰減規律一致。一般集成電路器件的輸入電壓在10 V以內，通過理論計算獲得脈動直流信號的積分輸出變化規律較為困難，可以通過軟件仿真的方法得出輸出值的變化規律，在積分放大器的輸入信號中加以基準源，即可限制輸出信號的幅值。對于圖5可取基準源信號為-4.5 V。最終可獲得正紋波很小的反應輸入電壓變化的直流信號。

　　3 結語

　　對濾波器和積分器的工作原理進行了說明，指出在實踐設計過程中，當運算放大器外圍器件較多，輸入/輸出關系需要精確考慮，而理論計算繁瑣或較為困難時，采用軟件仿真是準確、有效、便捷的輔助手段。以濾波器的相移和電壓反饋取樣電路為例，詳細說明了采用軟件仿真驗證的設計過程，可以使用該法設計其他電子電路，本文設計的電壓反饋取樣電路極具參考價值。