頻率補償電路解析

頻率補償電路解析2023/6/251第一頁，共十四頁，編輯于2023年，星期五題目要求一、任務

設計并制作一個頻率補償電路，補償“模擬某傳感器特性的電路模塊”（以下簡稱“模擬模塊”）的高頻特性。電路結構如圖1所示。2023/6/252第二頁，共十四頁，編輯于2023年，星期五1.基本要求(1)按圖1所示組裝“模擬模塊”電路，其中正弦波電壓信號發(fā)生器可使用普通函數(shù)信號發(fā)生器。在開關K接Vs的條件下達到如下要求：①Vs為200Hz、峰峰值為10V時，“模擬模塊”輸出Vb沒有明顯失真。②以200Hz為基準，Vb

的?3dB高頻截止頻率為4.5kHz±0.5kHz。

2023/6/253第三頁，共十四頁，編輯于2023年，星期五1.基本要求(2)設計并制作頻率補償電路，使之達到如下要求:①頻率為200Hz時的電壓增益A(200Hz)=|Vo/Vs|=1±0.05。②以電壓增益A(200Hz)為基準，將A(f)=|Vo/Vs|的?3dB高頻截止頻率擴展到大于50kHz。③以電壓增益A(200Hz)為基準，頻率0~35kHz范圍內的電壓增益A(f)的波動在±20%以內。(3)在達到基本要求(2)的第①、②項指標后，將開關K切換到接地端，輸出Vo的噪聲均方根電壓Vn≤30mV。2023/6/254第四頁，共十四頁，編輯于2023年，星期五2.發(fā)揮部分(1)在達到基本要求(2)的第①項指標后，以電壓增益A(200Hz)為基準，將A(f)的?3dB高頻截止頻率擴展到100kHz±5kHz。(2)以電壓增益A(200Hz)為基準，頻率0~70kHz范圍內的電壓增益A(f)的波動在±10%以內。(3)在達到基本要求(2)的第①項和發(fā)揮部分(1)的指標后，將開關K切換到接地端，輸出Vo的噪聲均方根電壓Vn≤10mV。(4)其他。2023/6/255第五頁，共十四頁，編輯于2023年，星期五設計任務分解：1.模擬模塊設計一個有源低通濾波器，輸入輸出峰－峰值10V，截止頻率4.5kHz±0.5kHz。

2.頻率補償電路設計一個頻率補償電路，使高頻截止頻率擴展到100kHz（50kHz），要求電壓增益A(200Hz)=1±0.05，且?guī)仍鲆娌▌有∮谝欢ǚ秶?0％(20%)。

輸出Vo的噪聲均方根電壓Vn低（≤10mV）。2023/6/256第六頁，共十四頁，編輯于2023年，星期五模擬模塊設計：1.電路方案供電電路選擇：單電源or雙電源？模擬模塊電路選擇：有源運放2.器件選型運放選型：工作電壓、輸出擺率、輸入失調電壓、增益帶寬積等參數(shù)選擇。3.參數(shù)確定圖1參數(shù)的不足：輸入阻抗，分布參數(shù)影響仿真or調試確定參數(shù)4.測試測試點、測試方法、測試記錄2023/6/257第七頁，共十四頁，編輯于2023年，星期五頻率補償電路設計：1.頻率補償電路方案

(1)帶通濾波＋放大方法：軟件仿真

(2)逆系統(tǒng)＋低通濾波方法：理論分析2023/6/258第八頁，共十四頁，編輯于2023年，星期五頻率補償電路設計：2.理論分析

模擬模塊的傳遞函數(shù)：

其幅頻/相頻特性：2023/6/259第九頁，共十四頁，編輯于2023年，星期五頻率補償電路設計：模擬模塊的逆系統(tǒng)傳遞函數(shù)：2023/6/2510第十頁，共十四頁，編輯于2023年，星期五頻率補償電路設計：逆系統(tǒng)的電路實現(xiàn)：

2023/6/2511第十一頁，共十四頁，編輯于2023年，星期五頻率補償電路設計：經過逆系統(tǒng)補償后：

2023/6/2512第十二頁，共十四頁，編輯于2023年，星期五頻率補償電路設計：目標：方案：2023/6/