基于软件仿真验证的运放电路设计方法

　　2.2 电压反馈取样电路

　　电压反馈取样电路由移相、全波精密整流和积分放大电路三部分组成，如图5所示。移相电路用以将输出侧的交流电压形成两路正交信号。将全波精密整流设计成输入/输出间的比例为1。积分放大电路对合成后的脉动直流信号作平滑放大处理。

　　以对输入幅值2 V的工频电压信号取样为例，经过移相和全波精密整流后，作为积分放大器的输入信号，是两路为2|sinωt|和2|cosωt|的正交信号，合成为 uf=2(|sinωt|+|cosωt|)作脉动变化的直流信号，因为1≤(|sinωt|+|cosωt|)≤，考虑到RF/R1的反相放大作用，积分放大电路的输出信号uf在0～5.66 V之间变化，图6给出电容分别取15.9μF和1.59μF时的输出电压曲线。当电容为15.9μF时时间常数τ=RC=0.318 s，经过5τ=1.59 s到达稳定状态;当电容为1.59μF时的时间常数τ=RC=0.031 8 s，经过5τ=0.159 s后达到稳定状态并与图中曲线衰减规律一致。一般集成电路器件的输入电压在10 V以内，通过理论计算获得脉动直流信号的积分输出变化规律较为困难，可以通过软件仿真的方法得出输出值的变化规律，在积分放大器的输入信号中加以基准源，即可限制输出信号的幅值。对于图5可取基准源信号为-4.5 V。最终可获得正纹波很小的反应输入电压变化的直流信号。

　　3 结语

　　对滤波器和积分器的工作原理进行了说明，指出在实践设计过程中，当运算放大器外围器件较多，输入/输出关系需要精确考虑，而理论计算繁琐或较为困难时，采用软件仿真是准确、有效、便捷的辅助手段。以滤波器的相移和电压反馈取样电路为例，详细说明了采用软件仿真验证的设计过程，可以使用该法设计其他电子电路，本文设计的电压反馈取样电路极具参考价值。