电子电路仿真与运算放大器特性研究

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1、通过在输出电阻R2上并联一个电阻，研究电压和电流分压器上的电阻性负载。负载如何改变输出电压/电流？

当在输出电阻R2上并联一个电阻进行负载时：

对于电压分压器

：输出电压会降低；

对于电流分压器

：输出电流会改变，具体变化取决于并联电阻的大小和电路参数，一般会使通过R2的电流减小。

2、使用一个ABM E部件来创建积分器。输入数据通过一个VPWL部件或一个幅值为±1 V、脉冲宽度PW = 1 ns、周期PER = 2 ns的VPULSE部件施加。这里，τ = CR = 1 kΩ × 2 pF = 2 ns。

使用ABM E部件创建积分器，输入数据通过VPWL部件或满足幅值±1 V、脉冲宽度1 ns、周期2 ns的VPULSE部件施加。

3、绘制二极管电流与二极管电压微分的倒数。在Probe中使用微分算子D，即1/( D(I(D1)/V1(D1)))来绘制二极管斜率特性的倒数。

在Probe中使用微分算子

D

，按照以下表达式进行操作：

1/(D(I(D1)/V1(D1)))

以绘制二极管斜率特性的倒数。

4、在电子电路仿真中，使用DIFF和Laplace部件研究根轨迹绘图。将分析选项卡设置为分析类型：交流扫描/噪声，交流扫描类型设置为对数，起始频率 = 0.001，终止频率 = 10，每十倍频点数 = 10001。按相应操作生成轨迹图，然后将x轴改为R(v(out))，y轴改为IMG(v(out))，这两个函数都可以在Probe的“跟踪/添加跟踪”中找到。然而，在最新版本的PSpice中，现在有一个Nyquist子例程绘图，操作更简单。仿真后，选择“跟踪/添加跟踪”，在函数或宏窗口（右上角）中，选择Nyquist Plot(1)，并将括号中的1替换为V(Out)。确保x轴刻度为线性，因为该图包含零值。请描述具体操作步骤。

操作步骤如下：

使用DIFF和Laplace部件研究根轨迹绘图；

将分析选项卡的分析类型设为交流扫描/噪声，交流扫描类型设为对数，起始频率设为0.001，终止频率设为10，每十倍频点数设为10001；

按相应操作生成轨迹图，然后将x轴改为

R(v(out))

，y轴改为

IMG(v(out))

，这两个函数可在Probe的

跟踪/添加跟踪

中找到；

若使用最新版PSpice，仿真后选择

跟踪/添加跟踪

，在右上角的函数或宏窗口中选择

Nyquist Plot(1)

，把括号里的

1

替换成

V(Out)

；

确保x轴刻度为线性，因为图包含零值。

5、使用Analog.olb库中的电压控制电压源（VCVS）E部件对线性范围内的运算放大器进行建模，将输入阻抗设置为2兆欧，输出阻抗设置为75欧，且无频率限制。施加一个1伏直流部件并按下F11进行仿真，这样操作的目的是什么？

这样操作的目的是显示偏置条件。

6、简述获取ua741失调特性的相关内容，包括输入失调电压的定义、最大或短路输出电流的测量方法、失调电压的测量步骤、开环增益的测量方法、实际电路中减少失调的方式以及输入偏置电流的测量方法。

图展示获取UA741失调特性的原理图。输入失调电压是零信号时使输出电压为零的输入电压，用小输出电阻测最大或短路输出电流。测失调电压需将VSIN参数置零，进行 -1mV到 +1mV、步长0.1μV的直流扫描，失调电压是使输出为零的输入电压，开环增益由图斜率得出。

实际电路用跨接在失调调节引脚的电位器连负电源调失调，引脚在PSpice符号中显示但未建模。

按“ I ”图标且两输入接地测输入偏置电流。

7、To measure the input and output impedances, follow the procedure outlined in [ref: 3]. Measure the output impedance by injecting a voltage and plotting the ratio of voltage/current.

要测量输入和输出阻抗，请遵循参考文献[3]中概述的步骤。注入电压并绘制电压与电流的比值，以此来测量输出阻抗。

8、研究一个施密特触发电路。使用一个VPWL元件产生锯齿波信号作为输入。已知参考电压计算公式为Vref = Vo R1/(R1 + R2) ，其中Vo = 14.6V，R1 = 1kΩ，R2 = 10kΩ，计算参考电压Vref。测量该电路的压摆率并与ua741规格进行比较。将x轴改为输入电压Vin，并按Alt PP，为时间设置一个新的上绘图轴（为上绘图选择“绘图/不同步X轴”菜单）。修改原电路得到一个新电路。对比前后两个磁滞图，发现新磁滞图以相反方向绘制。在输入扫描电压vsweep串联一个噪声发生器以验证磁滞的有效性。

按照给定步骤对施密特触发电路进行研究，具体为：

用VPWL元件产生锯齿波扫描输入；

计算参考电压Vref为1.3V；

测量压摆率并与ua741规格比较；

将x轴改为Vin，按

Alt + P

设置新的绘图轴并选择“不同步X轴”菜单；

修改原电路得到新电路；

观察到新磁滞图反向；

在vsweep串联噪声发生器验证磁滞有效性。

9、研究使用ua741集成电路的无稳态振荡器，右侧的电路用于比较每个电路中的充电电容。已知方波的频率计算公式为f0 = 1 / (2C R3 ln[2(R2/R1) + 1])，若C为某一确定电容值，R1、R2、R3为确定电阻值，求该无稳态振荡器产生方波的频率。

该文本主要说明了要对使用

UA741

集成电路的无稳态振荡器进行研究，右侧电路用于比较充电电容，还给出了方波频率的计算公式。

10、To reduce crossover distortion, modify a circuit by adding transistors configured as diodes to achieve trickle bias.

为减少交越失真，通过添加配置为二极管的晶体管来实现微电流偏置，对电路进行修改。

11、研究一个使用ABM元件构建的运算放大器模型。该运算放大器的传递函数在拉普拉斯元件中作为截止频率为30 rs⁻¹（极点频率fc = 4.78 Hz）的低通滤波器输入。差分元件对输入信号求和，增益元件表示100k的非常大的开环增益。限幅元件将输出限制在略低于电源值的值。还可以使用Glimit元件（包含增益和限幅部分）[参考文献4]，请简述该运算放大器模型的主要构成及特点。

该运算放大器模型主要由ABM元件构建。其传递函数在拉普拉斯元件中以低通滤波器形式输入，截止频率为30 rs⁻¹（对应极点频率4.78 Hz）。

差分元件

：用于对输入信号求和

增益元件

：体现100k的开环增益

限幅元件

：将输出限制在略低于电源值的值

此外，也可使用含增益和限幅部分的

Glimit

元件（见参考文献4）。

12、在一个电路中使用AD8041运算放大器，需要进行以下操作：选择电阻R2并将其值设为{Rgain}；从特殊库中放置并选择一个Param部件，高亮显示NAME1，在值框中输入Rgain，选择VALUE1属性，在值框中输入1k；从分析设置菜单中，选择参数化，在该子菜单中，定义名称 = Rgain，起始值 = 1k，结束值 = 100k，增量 = 20k。已知该AD8041运算放大器的频率响应与性能较差的ua741运算放大器频率响应相比，具有大得多的通带频率范围。请描述上述操作步骤以及AD8041运算放大器的优势。

操作步骤为：

选择电阻 R2 并将其值设为

{Rgain}

；

从特殊库中放置并选择一个 Param 部件；

高亮显示 NAME1，在值框中输入

Rgain

；

选择 VALUE1 属性，在值框中输入

1k

；

从分析设置菜单中，选择参数化；

在该子菜单中，定义：

– 名称 =

Rgain


– 起始值 =

1k


– 结束值 =

100k


– 增量 =

20k


AD8041 运算放大器的优势

是其通带频率范围比 UA741 运算放大器大得多，性能更优。

13、有一个电压控制电压源（VCVS）E部件（模拟库Analog.olb），用于对线性范围内的运算放大器进行建模。其输入阻抗设置为2兆欧，输出阻抗为75欧，且无频率限制。若施加一个1伏直流电源部件，然后按F11进行仿真，会显示什么？

会显示偏置条件

14、请简述获取ua741失调特性的相关内容，包括输入失调电压、最大或短路输出电流的获取方法，失调电压的测量方式、开环增益的测量方法、实际电路中减少失调的措施以及输入偏置电流的测量方式。

输入失调电压指零信号电压下使输出电压为零的输入电压，用小输出电阻（1微欧）绘制输出电流可得最大或短路输出电流。

测失调电压（mV）时，将 VSIN 参数设零，以 0.1 微伏为步长从 -1mV 到 +1mV 直流扫描，会得到输出电压在 ± 电源轨电压饱和、中间有正斜率部分的图形，失调电压是使输出为零的输入电压。

开环增益取自图形斜率。

实际 ua741 电路中，电位器跨接失调调整引脚并连负电源以减少失调，这些引脚在 PSpice 符号中有显示但未建模。

按 “I” 图标且两输入接地可测输入偏置电流。