用Matlab分析运算放大器电路. doc
目录摘要. 11主题来源. 2研究意义. 23系统分析. 33.1任务及要求33.2分析和计算33.2.1电路频率响应分析33.2.2自激分析44编程与仿真55仿真结果与分析6、 76总结87心得9参考文献10附录1101主题源码matlab是一个科学计算软件，是数学系科技应用软件在数值计算方面的矩阵运算、函数和数据绘制、算法实现、用户界面编写、与其他编程语言程序的连接主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通信、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。 应用范围还非常广泛，包括信号与图像处理、通信、控制系统设计、测试与测量、财务建模与分析、计算生物学等多个应用领域。 由于具有使用方便、输入简单、计算效率高、内容丰富等特点，且用户自身易于扩展，matlab已成为国外发达国家大学教育和科研工作不可缺少的工具。 结合我们所学的模拟电子技术，求其中的集成电路运算放大器的电压增益和频率响应并不是一件容易的事情。 但是，用matlab函数求解其处理变得容易，图像变得直观。 让电路的增益、频率响应、自激现象的模拟变得简单吧。 2研究意义集成电路运算放大器是一种高电压增益、高输入电阻和低输出电阻的多级直接耦合放大电路。 用任何方法求电压增益和频率响应都是困难的，特别是自激现象的调整更为困难。 但是，有了MATLAB强大的工具，在有关运算放大电路的问题处理中就变得相当直观和容易了。 本文采用wsddd变换方法通过matlab的编程和函数调用求解电路增益、频率响应和自激现象的模拟，通过响应曲线的比较，可以方便地实现运算放大器输出参数的调试。 运算放大电路的求解采用拉普拉斯变换的方法，采用matlab提供的poly、ployval、gtext语句以及semilogx函数处理运算放大器，绘制相应的曲线。 3系统分析了3.1任务和要求，利用Matlab工具分析了运算放大器开环增益和频率响应对整个电路闭环频率响应的影响，绘制了闭环频率响应图，并通过实验分析了运算放大器的自激振荡现象。 运算放大器的等效电路如图2-1所示。 Z2Z1U1U2UiUoAU1U2图2-1运算放大器等效电路3.2解析计算3.2.1若将电路频率响应解析运算放大器开环增益设为作为频率的函数的a，则在图示的连接方法中，闭环输出与输入电压之比增益a大，上式分母大致为1 得到理想运算放大器的闭环传递函数根据题意考虑A A对h的影响进行计算，通常运算放大器的开环传递函数包含3个实极，其中有直流增益。 3.2.2分析自激现象的输入信号为零时，输出一定振幅、一定频率的信号，表示电路产生了自激振荡。 自激原因负反馈放大电路自激振荡的频率为低频或高频。 在低频或高频中，存在一个频率，当时附加相移为-时，对于下一信号，净输入量为输入量与反馈量之和。 在电扰动下，接通通电，必然包含频率信号，对信号产生正反馈过程。 直到输出量逐渐增大，达到动态平衡时，电路才发生自激振荡。 4编程和仿真考虑到运算放大器的性质可以用图形清晰地表示出来，可以用图形表示结果。 自激现象发生时，在图像中反映清晰，可以整体掌握运算放大器的性质。 现用Matlab分析了一个运算放大器电路的开环增益和频率响应对整个电路闭环频率响应的影响。 因为用Matlab模拟的时候必须拿出具体的数据。 目前； 取3种值，求出其并画曲线。
其步骤为以下Z12000； z220、100、500*1000； 设置设备参数A02e6； w11000； w23e6； w35e7； wlog space 2，8； 设定频率排列bA0*w1*w2*w3； apoly-w1、-w2、-w3； 运算放大器分子分母系数向量Apolyvalb、j*w./polyvala、j*w； 求出放大器的开环频率响应for i13Z12mgdbz2i/Z1； Hi，-Z12i./11Z12i./A； 求放大器闭环响应semilogxw、absHi、hold on，画出频率-增益曲线endvaxis； axisv； 保持w坐标semilogxw，得到absaholdoffgtextz 220 kgtextz 2100 kgtextz 2500 kgtext开环增益gtext角频率g text增益absH5模拟结果和分析运行程序得到图4-1 从图4-1图3-1可知，运算放大器在低频区域宽频带具有平坦的增益； 高频区出现radyj，这容易引起运算放大器的自激现象。 抵消减少或加法减法是由运算放大器自身的性能决定的，因此在选择了放大器的情况下，通常只能通过加上抵消容量来进行减少。 的值尝试修改程序，执行后得到以下结果时的响应曲线如图3-2所示。 的响应曲线如图3-3所示。 从图4-2图4-3上两幅图可以看出，随着减少，自激现象出现的概率和幅度也越来越小； 同时，可以从响应曲线得到不同阻抗下开环增益的变化规律。 总之，越大越容易引起运算放大器的自激现象。 消除自激可以通过减小、增大或增大来实现，在选择了放大器的情况下，通常只能通过施加消振电容的方法来减小。 6要使用总结matlab或simulink解决问题，必须首先创建模型，然后将模型输入软件进行模拟以获得结果。 所以，建立正确的模型很重要。 有必要像正题那样整理题意之后，利用首相
关理论知识建立数学模型，再将数学模型转化为能输入该软件的程序，即编程。所以编程也是需要在建好数学模型的基础上才能完成的。在输入程序的过程中应耐心自习，以避免出现错误检查起来更麻烦。最后，对仿真结果的分析是，需要结合理论知识，进行对比和补充，这样得到的结果才更有说服力。7心得体会这次的基础强化训练，我们组一共四人，共同探讨研究了用Matlab来对运算放大器电路进行分析这一课题。运算放大器是电子电路中经常用到的一个重要元件，它在很多电路中都起到了重要作用因此，对其工作时的现象进行分析是很有必要的。在初看这题很简单的情况下，我们以为会很轻松地完成任务但事实并非如此。一者，对于运算放大器的基本知识，我们并不如想象中那么熟悉，也许是在当初学习的时候就没有完全掌握；二者对于Matlab这款功能强大的软件，我们虽然经常听说，但实际上自己学到和用到的非常之少，以至于初用时就显得捉襟见肘了。这次基础训练让我认识到学好平时老师教的每一点内容都是很重要的，我不应该在学习上马虎敷衍，那是在欺骗自己而已。所以，今后我一定要认真听讲，对老师讲的知识加以重视，还要认真对待自己的学习，为之后打下坚实的基础。另外学习软件也是一个非常艰难的过程，需要一边学习一边操作，于是只能整天的呆在电脑前，想尽办法学会这个软件。最难的就是写程序这一部分了，对于一个陌生的软件，还有它独有的语言，这就是一道很大的坎。但最终，经过不断地摸索借鉴，基本完成了这次训练所需要的程序部分，结果还是挺令人欣慰的。总之，这是一次意义及其深刻的基础强化训练。通过这次训练，我认识到自己的缺点与不足，还学习了一个非常强大实用的软件，这是很令人兴奋的。虽然在过程中遇到了种种困难，但这也就是人生的一部分吧。克服困难，战胜逆境，这之后就是令人畅怀的愉悦了。参考文献1 xhdzp，电子技术基础模拟部分，北京高等教育出版社，2001. 2 qsdgk，科学运算语言MATLAB5.3程序设计与应用，北京清华大学出版社，2000. 3swdjj涌，精通MatlabR2011a北京北京航空航天大学出版社，20114 幸福的板凳，电路，北京高等教育出版社，2000.5Bruce Carter Ron Mancini,Op Amps For Everyone,Elsevier Singapore Pte Ltd,2010.附录Z12000; Z220,100,500*1000; 设置元件参数A02e6;w11000;w23e6;w35e7;wlogspace2,8; 设定频率数组bA0*w1*w2*w3;apoly-w1,-w2,-w3; 列出运算放大器分子分母系数向量Apolyvalb,j*w./polyvala,j*w; 求放大器开环频率响应for i13Z12mgdbz2i/Z1;Hi,-Z12i./11Z12i./A; 求放大器闭环响应semilogxw,absHi,,hold on 画出频率-增益曲线endvaxis;axisv; 保持w坐标semilogxw,absAhold offgtextZ220kgtextZ2100kgtextZ2500kgtext开环增益gtext角频率gtext增益absH11