2012全国大学生电子设计竞赛-频率补偿电路

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频率补偿电路（ B 题）
! Z( J0 Z5 o* r* n( c, ~: c% z二、要求
1. 基本要求
* H1 b+ ]1 f9 ~! u# ~(1) 按图1 所示组装“模拟模块”电路，其中正弦波电压信号发生器可使用普通函
' o# f' x7 J/ M! v: c3 J数信号发生器。在开关K 接Vs 的条件下达到如下要求：
① Vs为200Hz、峰峰值为10V 时，“模拟模块”输出Vb 没有明显失真。
  a7 w& X4 [6 y! N+ }; d+ |② 以200Hz 为基准， Vb 的- 3dB 高频截止频率为4.5 kHz ± 0.5 kHz。
. `/ L+ G; Q" E. r(2) 设计并制作频率补偿电路，使之达到如下要求：
1 Y9 E  S; ~8 b, {/ ?6 N/ ^( r① 频率为200Hz 时的电压增益A(200Hz)=|Vo/Vs|=1 ± 0.05。
3 `9 [. O; k$ z7 X6 _$ |+ Y② 以电压增益A(200Hz)为基准，将A(f)=|Vo/Vs|的- 3dB 高频截止频率扩展到大于
# y5 D% x1 u* Y& {6 r% h50kHz。
' ?6 a9 }  m" z( j, E# xB-2
' a0 Y9 G# I4 l! K# O  @③ 以电压增益A(200Hz)为基准，频率0~35kHz 范围内的电压增益A(f)的波动在
5 _. B- i" U5 Z5 s. r2 E) f±20%以内。
(3) 在达到基本要求(2)的第①、②项指标后，将开关K 切换到接地端，输出Vo 的
" `4 h2 w1 F4 }噪声均方根电压Vn≤30 mV。
2. 发挥部分
, |2 z, o# }" j1 y) X/ `(1) 在达到基本要求(2)的第①项指标后，以电压增益A(200Hz)为基准，将A(f)的
- 3dB 高频截止频率扩展到100kHz ± 5kHz。
(2) 以电压增益A(200Hz)为基准，频率0~70kHz 范围内的电压增益A(f)的波动在
* P9 o! D9 o. `' H" ?9 j9 F% u& A' k0 f7 @±10%以内。
6 @7 ~3 a0 E4 H  }2 V(3) 在达到基本要求(2)的第①项和发挥部分(1)的指标后，将开关K 切换到接地端，
* I! l2 w8 u5 {: y输出Vo 的噪声均方根电压Vn ≤10 mV。
(4) 其他。
" l" D: m" [3 G  n三、说明
4 V6 \2 A) D) Y5 M; Y7 r1. “模拟模块”中的运算放大器A 要求使用TI 公司产品OPA2134。
2. 要求“模拟模块”输出 Vb 的- 3dB 高频截止频率为 4.5 kHz ±0.5 kHz。如果所测
  r: u) q7 K( H9 C( S0 e3 `2 O高频截止频率≥ 6 kHz，则以后项目将不予评测。
, m+ b$ M' K+ h( g) w. o- u; `1 ?3. 根据对高频响应特性的要求， 频率补偿电路中插入适当的低通滤波电路可以有效
降低输出Vo 的高频噪声。此外，还应注意输入电路的屏蔽。
4. 在图1 所示开关K 切换到接地端的条件下， 在T 端接入图2(a)所示的电路可简化
系统频率特性的测试、调整过程。设定函数信号发生器输出Vt 为频率500Hz、峰峰值
+ _/ k' Z* V6 g4 i! K  @5V 的三角波电压，则输出Vb 的波形应近似为方波脉冲。如果频率补偿电路的参数已调
整适当，则输出Vo 的方波脉冲会接近理想形状。若高频截止频率为fH=50kHz，则输出
! ~2 I+ I5 _4 u/ |, O2 p的方波脉冲上升时间应为tr ≈7μs；若fH=100kHz，则tr ≈3.5μs；tr 的定义如图2(b)所示。
5 D) w$ M  _+ g2 c2 s' U4 [! h1 E0 h应用fH·tr ≈0.35 的原理，可将系统的频率响应特性调整到所要求的指标。注意： Ci 到运
0 e) Z4 ^' ^/ O放A 反相输入端的引线应尽量短，以避免引入额外干扰。

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刘强633

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