電容倍增器指導(dǎo)書

1、實(shí)驗(yàn)電容倍增器的實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用一、研究任務(wù)和目的任務(wù)設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)電容倍增器。目的練習(xí)運(yùn)算放大器電路的線性及非線性應(yīng)用設(shè)計(jì)；深化等效阻抗的概念；熟悉阻抗變換的概念。二、研究背景在一些低電平、低阻抗電路中，有時會用到容量非常大的電容，例如，對某種低壓應(yīng)用場 合，假定設(shè)計(jì)者需要一個100J1F的無極性電容，用無源元件實(shí)現(xiàn)這種要求很困難，這時可采用 電容倍增器來實(shí)現(xiàn)大電容量的要求。電容倍增器基本思想是用較小的電容，通過有源網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行 阻抗變換來獲得較大容量的電容。所需知識基礎(chǔ)復(fù)阻抗概念2 .電容元件特性含運(yùn)算放大器的電路分析一階動態(tài)電路三、備選儀器及元器件 TOC o 1-5 h z 雙路直流穩(wěn)壓電源1臺TF

2、G5001V諧波信號發(fā)生器1臺雙蹤示波器1臺萬用表1臺十進(jìn)位可調(diào)電阻箱(0.001100000Q)1臺十進(jìn)位可調(diào)電容箱(0.0010.999* )1只集成運(yùn)放LM3241只電感線圈(乙=157mH，R=19Q)1只定值電阻若干定值電容若干四、預(yù)備知識運(yùn)放應(yīng)用電路有許多形式，分類方法也各不相同，其中一種方法是大體上分為線性應(yīng)用和 非線性應(yīng)用兩類。線性應(yīng)用是指運(yùn)放本身工作在線性區(qū)，且外部反饋網(wǎng)絡(luò)也由線性元件組成。 電路的特點(diǎn)是具有負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)或正、負(fù)反饋相結(jié)合的網(wǎng)絡(luò)。線性應(yīng)用下的運(yùn)算電路有兩種基本 的反饋形式：反相放大電路和同相放大電路。而在線性應(yīng)用中對我們十分有用的“虛短”和“虛斷”的概念在非線性

3、運(yùn)算電路的分析中就要區(qū)別對待。比較器是運(yùn)算放大器非線性應(yīng)用的典型 例子。比較器電路中運(yùn)放處于開環(huán)或正反饋工作狀態(tài)，如圖1電路，該電路比較兩個輸入電壓， 并在二者幅度相等附近輸出電壓產(chǎn)生躍變。即比較器輸出有兩個狀態(tài)，兩輸入信號決定輸出究 竟是哪一個狀態(tài)。五、研究內(nèi)容及要求設(shè)計(jì)電容倍增器，以實(shí)現(xiàn)一接地型電容，要求將一個0.1吁的電容元件倍增到約1.1吁， 并給出等效電路模型。搭建實(shí)際電路，測試電容倍增器的工作特性，分析等效電容和品質(zhì)因數(shù)隨電路參數(shù)變 化的關(guān)系。利用電容倍增器實(shí)現(xiàn)延時。六、研究提示電容倍增器基本思想是用較小的電容，通過有源網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行阻抗變換來獲得較大容量的電容。 下面先給出一浮地型電容

4、倍增器的電路。1（a）浮地型電容倍增器原理電路（b）等效電路圖2浮地型電容倍增器電路該電路采用兩個運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)浮地電容電路，由圖2可求得電流七、12為I = j血 C (1 + )U - j血 C (1 + 土)。1R 1R 2I = - j 血 c（1 + 土）U + j 血 c（1 + R）ii2R 1R 2上式所代表的是該電路的Y參數(shù)方程，可見該電路能實(shí)現(xiàn)浮地型電容。圖2（b ）是其等效電路，浮地電容C = C （1 + 土）eqR2圖3是一個接地型電容倍增器的電路，當(dāng)電容。充電時輸出電壓跟隨電容電壓上升，又通過R2反饋到的另一端形成自舉，延長充電時間，起到電容倍增的效果，試推導(dǎo)該電路入端等效7 阻抗zn圖3接地型電容倍增器電路之一利用反相放大器也可以實(shí)現(xiàn)電容倍增器，試設(shè)計(jì)之。有的電容倍增器最終等效為一個電容。有的電容倍增器則可等效成電容與電阻兩元件的串 聯(lián)或并聯(lián)。七、注意事項(xiàng)在設(shè)計(jì)運(yùn)放電路時，電路中的元件一般在千歐至幾兆歐之間，請思考在正弦穩(wěn)態(tài)電路中 如何讓電路參數(shù)滿足這一要求。調(diào)試電路時，要注意觀測信號波形，以保證電路處于線性工作區(qū)。先對設(shè)計(jì)電路進(jìn)行仿真，再搭建實(shí)際電路。八、實(shí)驗(yàn)報告要求打印仿真電路圖，要求有詳細(xì)元器件型號及參數(shù)。給出電容倍增器