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集成运放的内部是一个多级放大器。
其对数幅频特性如图...1所示中的曲线①(实线)。
对数幅频特性曲线在零分贝以上的转折点称为极点。
图中，称P1 P2点为极点。
极点对应的频率称为转折频率，如fp1,fp2,第一个极点，即频率最低的极点称为主极点。
在极点处，输出信号比输入信号相位滞后45°，幅频特性曲线按-20dB/10倍频程斜率变化，每十倍频程输出信号比输入信号相位滞后90。
极点越多，越容易自激，即越不稳定。
为使集成运放工作稳定，需进行相位(频率)补偿。
按补偿原理分滞后补偿、超前补偿及滞后一超前补偿等。
滞后补偿:凡是使相移增大的补偿即被称为滞后补偿。
滞后补偿使主极点频率降低，即放大器频带变窄。
如补偿后只有一个极点，则被称为单极点，如图(a)所示中的曲线②。
超前补偿:凡是使相移减小的补偿即被称为超前补偿，超前补偿使幅频特性曲线出现零点,即放大器频带变宽。
在零点处输出信号比输入信号相位超前45°，幅频特性曲线按+20dB/10倍频程斜率变化。
补偿办法是将零点与补偿前的一个极点重合，如图(a)中的P2点，补偿后的幅频特性曲线如图(a)所示中的曲线③，补偿后频带展宽。
1.输入端的滞后补偿网络(外部滞后补偿)在集成运放的两输入端之问并一串联的电阻(RB)、电容(CB)的网络被称为输入端的滞后补偿。
这种补偿使通频带变窄，适用于对频带要求不高的电路。
这种方法也有助于提高集成运放的上升速率。
RB，CB的估算方法(I)在放大器增益给定的条件下暂时短接CB，在集成运放两输入端之间并联RB，RB的值由大到小的改变，直至放大器进入临界稳定状态。
这时可用示波器看到近似正弦波。
并用示波器水平(时间)轴测出振荡周期，换算出振荡频率fo实际是放大器的放大倍数等于1时的频率。
补偿电容CB的值可按下式估算，即CB》1/(RB*f)2. 反馈端超前补偿将补偿电容并在闭环放大器的外部反馈电阻上。
其补偿原理如图（a）所示的曲线③。
集成运算放大器一、实验目的和要求1、了解集成运算放大器的工作原理；2、熟练运用模拟集成电路进行基本电路的仿真设计；3、独立完成运算放大器的加法、减法运算，并设计出y=X1+2X2及y=2X1-X2的运算电路。
二、主要仪器电脑、模拟电路软件三、实验原理1、反相加法运算1）原理如图1，可列出以下等式I I1=u i1/R11,I i2=u I2/R12,I i3=u i3/R13,I F=I I1+I i2+I i3,I=-u O/R F,由上式可知，当时，则上式为当时，则由上列三式可见，加法运算放大电路与运算放大器电路本身无关，只要电阻阻值足够精确，可保证加法运算的精度和稳定性。
平衡电阻2）反相加法运算的特点：输入电阻低，共模电压低，改变某一输入电阻时，对其他电路无影响2、减法运算如果两个输入端都有信号输入，则为差分输入。
差分运算电路如图2所示。
由图可列出：因为u-≈u+，则当R1=R2和R F=R3时，则上式为当R F=R1时，则得由上式可见，输出电压与两个输入电压的差值成正比，可进行减法运算。
电压放大倍数在图2中，如将R3断开，则即为同相比例运算和反相比例运算输出电压之和。
由于电路存在共模电压，为保证运算精度，应当选用共模抑制比较高的运算放大器或选用阻值合适的电阻。
四、实验内容1、设计y=X1+2X2运算电路，在电脑中用仿真软件绘图，保证电路在运行状态。
R2R F R6R1R4R3R5注：R2等于R1、R F并联2、设计y=2X1-X2运算电路，在电脑中用仿真软件绘图，保证电路在运行状态。
注：R F/R1=R3/R2五、总结1、了解了集成运算放大器的工作原理；2、可以熟练运用模拟集成电路进行基本电路的仿真设计；3、输出端和输入端都需要接地；4、虽说是仿真电路，但还是要注意接入元件的正负接口，如电压表；5、进行电脑操作前，先熟悉如何接入元件，并连接各元件，再进行下一步操作。
课程设计报告课程电子测量与虚拟仪器题目相位差检测电路系别物理与电子工程学院年级08级专业电子科学与技术班级08电科（3）班学号0502083（02 14 23 24）学生姓名崔雪飞陈祥刘刚李从辉指导教师徐健职称讲师设计时间2011-4-25~2011-4-29目录第一章绪论 (2)第二章题目及设计要求 (3)2.1题目要求 (3)2.2设计要求 (3)第三章方案设计与论证 (4)3.1移相电路设计 (4)3.2检测电路设计 (4)3.3显示电路设计 (5)第四章结构框图等设计步骤 (6)4.1设计流程图 (6)4.2模块分析 (7)4.2.1 移相电路 (7)4.2.2 检测电路 (7)4.2.3 显示电路 (8)4.3结果显示 (9)4.4总电路图 (11)第五章误差分析 (12)第六章总结体会 (13)第七章参考文献 (14)附录 (15)第一章绪论随着电子技术和计算机技术的发展,电子设计自动化(E-DA) 技术使得电子电路设计人员在计算机上能完成各种电路的设计,性能分析和有关参数的测试等大量的工作。
Multi-sim2001是加拿大InteractiveImageTechnologies公司2001年推出的Multisim最新版本,是一个专门用于仿真与设计的工具软件,它丰富的元件库中提供数千种电路元件,随时可以调用;它提供了多种测试仪器仪表,可方便的对电路参数进行测试和分析。
移相器在新一代移动通信、电子战、有源相控阵和智能天线等系统中获得广泛的应用。
移相器在电子系统中的主要作用是调整系统接收 /发射时电路中的信号相位。
本文将介绍用Multisim软件的部分集成电路和控制部件等各种元件来完成移相电路的设计和仿真。
使用Multisim交互式地搭建电路原理图，并对电路进行仿真。
Multisim提炼了SPICE仿真的复杂内容，这样无需懂得深入的SPICE技术就可以很快地进行捕获、仿真和分析新的设计，这也使其更适合电子学教育。
集成运放实验报告1. 实验目的本实验旨在通过实际操作，了解集成运放的基本特性和工作原理，并掌握基本的电路应用。
2. 实验原理集成运放（OP-AMP）是一种高增益、差分输入的直流电压放大器。
它由多个晶体管和被动元件组成，并具有高阻抗输入、低阻抗输出等特点。
常见的集成运放符号如下图所示：实验中使用的集成运放是LM741型号。
其典型参数如下：- 差模增益：20万- 输入阻抗：2MΩ- 最大输出电流：25mA- 输入偏置电流：80nA- 高达1MHz的带宽通过在反馈电路中使用运放，可以构建各种电路，如放大器、比较器、滤波器等。
3. 实验材料- 集成运放LM741 x 1- 电阻（标准值）：1kΩx 4, 10kΩx 2- 电容：0.1μF x 2- 变阻器：10kΩx 1- 直流电源供应器- 示波器- 万用表4. 实验步骤4.1 集成运放的基本测试1. 将运放的引脚与电路连接，按照实验原理中的运放符号连接。
2. 用万用表测量引脚电压，确认供电电压是否满足要求。
3. 将运放的输出引脚连接至示波器，观察输出波形。
4.2 集成运放的非反馈放大器实验1. 将非反馈放大电路按照原理图连接。
2. 将输入信号连接至运放的正输入端。
3. 连接示波器至运放的输出端。
4. 分别输入不同大小的正弦信号，观察输出波形和输入输出关系。
4.3 集成运放的反相放大器实验1. 将反相放大电路按照原理图连接。
2. 分别连接不同大小的输入信号，观察输出波形和输入输出关系。
3. 测量并记录不同输入电压下的输入输出关系。
4.4 集成运放的比较器实验1. 将比较器电路按照原理图连接。
2. 输入不同大小的三角波信号至运放的正输入端。
3. 连接示波器至运放的输出端，观察输出波形。
5. 实验结果与分析经过以上实验，我们观察到了以下现象：- 在非反馈放大器实验中，输出信号与输入信号呈线性关系，且放大倍数与电路元件的选择有关。
集成运放相位补偿电路设计的详细解析集成运放相位补偿电路是一种常用的电路设计，可以用来解决运放在高频下的相位失真问题。
本文将详细解析集成运放相位补偿电路的设计原理和步骤。
我们需要了解相位失真的原因。
在高频信号传输中，电路中的电感和电容会对信号的相位产生影响，导致信号的相位失真。
为了解决这个问题，我们可以通过设计相位补偿电路来补偿信号的相位失真。
相位补偿电路的设计步骤如下：1. 确定相位失真的频率范围：首先，我们需要确定电路中相位失真发生的频率范围。
可以通过测量电路的频率响应来确定相位失真的频率范围。
2. 选择合适的相位补偿网络：根据相位失真的频率范围，我们可以选择合适的相位补偿网络。
常用的相位补偿网络包括RC网络和LC 网络。
选择相位补偿网络时，需要考虑相位补偿的范围、带宽和阻抗匹配等因素。
3. 计算相位补偿网络的参数：根据相位补偿网络的类型，我们可以通过计算来确定相位补偿网络的参数。
例如，对于RC网络，我们可以通过计算电阻和电容的数值来确定相位补偿网络的参数。
4. 绘制相位补偿电路的电路图：根据相位补偿网络的参数，我们可以绘制相位补偿电路的电路图。
在电路图中，相位补偿网络应与运放的输入端和反馈电路相连接。
5. 进行电路仿真和调试：在设计完成后，我们可以使用电路仿真软件来验证相位补偿电路的性能。
通过仿真，我们可以观察信号的相位失真情况，并进行必要的调整和优化。
总结起来，集成运放相位补偿电路设计的步骤包括确定相位失真频率范围、选择相位补偿网络、计算网络参数、绘制电路图和进行仿真调试。
通过这些步骤，我们可以设计出满足要求的相位补偿电路，有效解决运放在高频下的相位失真问题。
相位补偿电路的设计原理和步骤在电子工程中有着广泛的应用，特别是在高频信号传输和放大领域。
通过合理的相位补偿电路设计，可以提高电路的相位准确性和信号质量，从而实现更好的信号传输和放大效果。
因此，掌握相位补偿电路设计的原理和方法对于电子工程师来说是非常重要的。
本科毕业设计( 2015 届 )题目：相位差测量电路的设计学院：机电工程学院专业：自动化学生姓名：学号：指导教师：职称（学位）：讲师合作导师：职称（学位）：完成时间：2015 年 5 月 28日成绩：黄山学院教务处制原创性声明兹呈交的设计作品，是本人在指导老师指导下独立完成的成果。
本人在设计中参考的其他个人或集体的成果，均在设计作品文字说明中以明确方式标明。
本人依法享有和承担由此设计作品而产生的权利和责任。
声明人（签名）：年月日目录摘要 (1)英文摘要 (2)1 绪论 (2)1.1 研究背景及意义 (3)1.2 发展现状和发展趋势 (3)1.2.1 国外发展状况 (3)1.2.2 国内发展状况 (4)1.2.3 发展趋势 (5)2 相位差测量的基本原理 (5)2.1 相位的基本概念 (5)2.2 相位差测量原理 (5)2.3 电路设计原理 (6)3 设计与分析 (6)3.1 移相电路 (6)3.1.1 方案分析 (6)3.1.2 移相电路设计 (8)3.2 检测电路 (8)3.2.1 方案分析 (8)3.2.2 检测电路设计 (11)3.2.3 LM339特性分析 (12)3.2.4 双稳态触发器 (13)3.3 计数显示电路 (14)3.3.1 方案分析 (14)3.3.2 计数显示电路设计 (14)3.3.3 数码管工作原理 (15)4 仿真与调试 (16)5 实验分析 (18)总结 (19)参考文献 (20)致谢.................................................................................................错误!未定义书签。
附录 (21)相位差测量电路设计机电工程学院自动化专业指导老师：（讲师）摘要: 随着计算机以及电子技术的发展，相位差测量技术作为常用的信号测量技术，得到了快速发展，已经成为现代科学研究不可或缺的一部分。
课程设计名称：电子技术课程设计题目：基于集成运放的相位差检测电路设计学期：2016-2017学年第2学期专业：班级：姓名：学号：指导教师：辽宁工程技术大学课程设计成绩评定表摘要本课程设计主要要求是设计一个基于集成运放的相位差检测电路。
整流滤波电路是提供直流电源的。
首先，要把信号源进行移相，用到RC移相电路，配合上集成运放，然后同时把移相之前的信号源和移相之后的信号源给两个过零比较器，结果输出的不是高电平就是低电平，完成了对模拟信号转化成数字信号的任务。
他们先异或，接着通过和一个来自555定时器的信号进行与逻辑，然后给在和计数器的clk端进行与逻辑，完成对周期长度和计时器的控制，达到采样的目的，最后数码管显示相位差。
完成了相位差检测的功能。
目录1、综述2、原理及技术指标3、单元电路设计及参数计算3.1整流滤波电路3.2 RC移相电路3.3 555定时器电路3.4计数器显示部分3.5 参数计算4、仿真5、设计比较6、结论7、设计体会参考文献1 综述振幅、频率和相位是描述正弦交流电的三个“要素”。
以电压为例，其函数关系为u=Umsin(ωt+φ0)式中：U m 为电压的振幅；ω为角频率；φ0为初相位。
设φ=ωt+φ0,称为瞬时相位，它随时间改变，φ0是t=0时刻的瞬时相位值。
两个角频率为ω1，ω2的正弦电压分别为u 1=U m1sin(ω1t +φ1)u 2=U m2sin(ω2t +φ2)它们的瞬时相位差为Θ=(ω1t +φ1)- (ω2t +φ2)=(ω1-ω2)t+(φ1-φ2)显然，两个角频率不相等的正弦电压（或者电流）之间的瞬时相位差是时间t的函数，它随时间改变而改变。
当两正弦电压的角频率ω1=ω2=ω时，有Θ=φ1-φ2由此可见，两个频率相同的正弦量间的相位差是常数，等于两正弦量的初相位之差。
在实际的工作之中，经常需要研究诸如放大器、滤波器等各种器件的频率特性，即输出、输入信号间的幅度比随频率的变化（幅频特性）和输出、输入信号间的相位差随频率的变化关系（相频特性）。
尤其在图像信号传输与处理、多元信号的相干特性显得更为重要。
相位差的测量是研究网络相频特性中必不可少的重要方面，如何使相位差的测量快速、精确已成为生产科研中重要的研究课题。
测量相位差的方法很多，主要有：用示波器测量；把相位差转换为时间间隔，先测量出时间间隔，再换算为相位差；把相位差转换为电压，先测量出电压，再换算为相位差；与标准移相器进行比较的比较法（零示法）等。
在测量相位差中主要有四种方法，即用示波器测量相位差、相位差转换为时间间隔进行测量、相位差转换为电压进行测量、零示法测量相位差。
2 原理及技术指南图一是相位差检测电路原理图。
要测量相位差,就得需要测出两个同相位时间的差值,进而通过转换,最终求出相位差.。
所以就需要测出这段时间。
在这段时间内有个明显的特点，就是一个为正，一个为负，首先，要把信号源进行移相，用到RC移相电路，配合上集成运放，然后同时把移相之前的信号源和移相之后的信号源给两个过零比较器，结果输出的不是高电平就是低电平，完成了对模拟信号转化成数字信号的任务。
接着通过和一个来自555定时器的信号进行与逻辑，然后给在和计数器的clk端进行与逻辑，完成对周期长度和计时器的控制，达到采样的目的，最后数码管显示相位差。
完成了相位差检测的功能。
3 单元电路设计及参数计算该电路主要由四个部分组成。
3.1 整流滤波电路：该部分选用单向桥式整流及电容滤波电路，由220V交流电压经变压器降压，D3-D6桥式整流滤波电路输出电压12V供芯片回路用。
图2，图3是滤波器的组成部分。
闸管是四层三端器件，它有J1、J2、J3三个PN结，可以把它中间的NP分成两部分，构成一个PNP型三极管和一个NPN型三极管的复合管，如图3-3当晶闸管承受正向阳极电压时，为使晶闸管导通，必须使承受反向电压的PN结J2失去阻挡作用。
图2中每个晶体管的集电极电流同时就是另一个晶体管的基极电流。
因此，两个互相复合的晶体管电路，当有足够的门极电流Ig流入时，就会形成强烈的正反馈，造成两晶体管饱和导通，晶体管饱和导通。
设PNP管和NPN管的集电极电流相应为Ic1和Ic2；发射极电流相应为Ia和Ik；电流放大系数相应为a1=Ic1/Ia和a2=Ic2/Ik，设流过J2结的反相漏电电流为Ic0,晶闸管的阳极电流等于两管的集电极电流和漏电流的总和：Ia=Ic1+Ic2+Ic0 或Ia=a1Ia+a2Ik+Ic0若门极电流为Ig，则晶闸管阴极电流为Ik=Ia+Ig从而可以得出晶闸管阳极电流为：I=(Ic0+Iga2）/（1-（a1+a2））（1—1）式硅PNP管和硅NPN管相应的电流放大系数a1和a2随其发射极电流的改变而急剧变化如图3所示。
图2图3图3-3当晶闸管承受正向阳极电压，而门极未受电压的情况下，式（1—1）中，Ig=0,(a1+a2）很小，故晶闸管的阳极电流Ia≈Ic0 晶闸管处于正向阻断状态。
当晶闸管在正向阳极电压下，从门极G流入电流Ig，由于足够大的Ig流经NPN管的发射结，从而提高其电流放大系数a2，产生足够大的极电极电流Ic2流过PNP管的发射结，并提高了PNP管的电流放大系数a1，产生更大的极电极电流Ic1流经NPN管的发射结。
这样强烈的正反馈过程迅速进行。
从图3，当a1和a2随发射极电流增加而（a1+a2）≈1时，式（1—1）中的分母1-（a1+a2）≈0，因此提高了晶闸管的阳极电流Ia.这时，流过晶闸管的电流完全由主回路的电压和回路电阻决定。
晶闸管已处于正向导通状态。
式（1—1）中，在晶闸管导通后，1-（a1+a2）≈0，即使此时门极电流Ig=0，晶闸管仍能保持原来的阳极电流Ia而继续导通。
晶闸管在导通后，门极已失去作用。
在晶闸管导通后，如果不断的减小电源电压或增大回路电阻，使阳极电流Ia减小到维持电流IH以下时，由于a1和a1迅速下降，当1-（a1+a2）≈0时，晶闸管恢复阻断状态。
3.2 RC移相电路：鉴于电路中的电容和电感均有移相功能,电容的端电压落后于电流900,电感的端电压超前于电流900,这就是电容电感移相的结果。
先说电容移相,电容一通电,电路就给电容充电,一开始瞬间充电的电流为最大值,电压趋于0,随着电容充电量增加,电流渐而变小,电压渐而增加,至电容充电结束时,电容充电电流趋于0,电容端电压为电路的最大值,这样就完成了一个充电周期,如果取电容的端电压作为输出,即可得到一个滞后于电流900的称移相电压;电感因为有自感自动势总是阻碍电路中变量变化的特性,移相情形正好与电容相反,一接通电路,一个周期开始时电感端电压最大,电流最小,一个周期结束时,端电压最小,电流量大,得到的是一个电压超前900的移相效果;这里说滞后或超前900,只是对纯电容纯电感而言,实际应用中是没有纯电容或纯时感的,所以,一个电容或电感的移相效果不可能正好达到滞后或超前900。
下面是最简单的RC移相电路。
图5 RC移相电路输出电压Uo与输入电压U i之间的相位差Θ随可调节电阻R的改变而改变。
当R由0→∞时，移相电路输入电压U i和输出电压Uo的移相范围可由上向量图看出是0~900。
本课程设计中的移相电路是以集成运算放大器、电阻、电容器件，通过合理的组合来实现相位波形的移相电路。
电路如图图6所示，图中U4A和U5A是0~900的移相放大器，两极移相放大器可以完成0~1800的移相。
第一级由U4A组成的移相滤波电路又被叫作全通滤波器，能通过所有的频率的信号，电路增益幅度为常数，仅相位是频率的函数。
图6 移相电路第二级由U5A组成的移相电路与第一级移相电路的原理完全相同。
3.3 555定时器电路：该电路的主要作用是采集信号，当继电器控制的开关断开时，电源随即给电容C充电，没有冲到三分之二VCC之前，555定时器输出高电平。
当冲到三分之二VCC时，输出低电平。
所以就可以根据这段时间，进行脉冲的采样。
连接图如图7所示. 图7下面介绍下555定时器-2/555定时器的功能主要由两个比较器决定。
两个比较器的输出电压控制RS 触发器和放电管的状态。
在电源与地之间加上电压，当5脚悬空时，则电压比较器C1 的同相输入端的电压为2VCC /3，C2的反相输入端的电压为VCC /3。
若触发输入端TR的电压小于VCC /3，则比较器C2的输出为0，可使RS触发器置1，使输出端OUT=1。
如果阈值输入端TH的电压大于2VCC/3，同时TR端的电压大于VCC /3，则C1的输出为0，C2的输出为1，可将RS触发器置0，使输出为低电平。
它的各个引脚功能如下：1脚：外接电源负端VSS或接地，一般情况下接地。
2脚：低触发端TR。
3脚：输出端Vo4脚：是直接清零端。
当此端接低电平，则时基电路不工作，此时不论TR、TH处于何电平，时基电路输出为“0”，该端不用时应接高电平。
5脚：VC为控制电压端。
若此端外接电压，则可改变内部两个比较器的基准电压，当该端不用时，应将该端串入一只0.01μF电容接地，以防引入干扰。
6脚：高触发端TH。
7脚：放电端。
该端与放电管集电极相连，用做定时器时电容的放电。
8脚：外接电源VCC，双极型时基电路VCC的范围是4.5 ~ 16V，CMOS型时基电路VCC的范围为3 ~ 18V。
一般用5V。
在1脚接地，5脚未外接电压，两个比较器A1、A2基准电压分别为低电平的情况下，555时基电路的功能表如表3-1示。
3.4计数器显示部分：计数器部分由3个74ls190十位同步可逆计数器,脉冲由脉冲源和来自控制端的信号进行与逻辑而成。
三个芯片输出端分别接三个显示器，显示相位差数值。
如下图8所示图八3.5参数计算555计时器部分充电时间01.0=--=+TccccVVVRCLnT所以R取1Ω，C取0.009F。
计数器显示部分clk脉冲信号频率计算表3-1 555定时器的功能表HZ18000f f t 18001.0t =∴=⨯参数符合题目要求4 仿真直流电源仿真相位差电路的仿真最后为差为107度5 设计比较第一种555定时器的开关只能用手动去打开，只能仿真的同时断开开关。
还设计了第二种，可以用继电器来控制，继电器的电源来源是整流部分电路，自是我这个电路没有画出来。
第二中能够及时的断开开关，减少了误差，所以推荐第二种。
6结论Array在设计电路的过程中，要先通过观察参考电路，思考怎样简化参考电路，在器件上选择改进。
我们复习了学习的《模拟电子技术基础》的最后一章直流稳压电源，温习了桥式整流及电容滤波，认为输出电压的稳定性需要再加上一个稳压器来实现直流稳压电源的输出。
复习了《数字电子技术基础》中门电路的应用，最后选择用555定时器构成多采集波形的手段代替了原电路中的其他的繁琐器件。
