0 引言
    集成運(yùn)算放大器廣泛應(yīng)用于電子電路的設(shè)計中,，可以進(jìn)行信號的放大、運(yùn)算(加、減,、乘,、除、對數(shù),、反對數(shù),、平方、開方等),、處理(調(diào)制)以及波形的產(chǎn)生和變換,。積分器和濾波器就是運(yùn)放器件輔以外圍電路后的兩種典型應(yīng)用電路。當(dāng)外圍電路較為復(fù)雜時,，輸入／輸出關(guān)系的表征就會變得較為繁瑣和困難,。Proteus軟件具有模擬電路、數(shù)字電路和單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計和仿真功能,，是目前能夠?qū)ξ⑻幚砥鬟M(jìn)行較好仿真的軟件,，真正實現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的設(shè)計。本文探討了使用仿真軟件設(shè)計電路的可行性,，并給出了典型的電壓反饋取樣電路設(shè)計方法,。

1 積分器和濾波器工作原理
1．1 積分器工作原理
    積分器的基本電路和實際應(yīng)用電路如圖1(a)，(b)所示,。積分器的基本電路輸入／輸出電壓關(guān)系如下：
   
    在實際應(yīng)用中,，積分器的反饋電容C與電阻RF并聯(lián)，其輸入／輸出電壓關(guān)系如下：
   

    當(dāng)輸入的工頻信號幅值為5 V時,，RF和R1的固定比值分別取為20 kΩ和10 kΩ,。采用Proteus仿真軟件對電容取值不同的輸入／輸出進(jìn)行了仿真驗證，結(jié)果如表1和圖2所示,。

    可見,，當(dāng)輸入頻率大于f0時，電路為積分器,；當(dāng)輸入頻率小于f0時,，電路為反相器。低頻電壓增益為：
   
1．2 濾波器快速設(shè)計
    無限增益多路反饋二階低通濾波器電路如圖3所示,。
    設(shè)計步驟如下：
     (1)根據(jù)截止頻率,，從表2中選定一個電容C的標(biāo)稱值，使其滿足下式：
   

     (2)從表3查出與AV對應(yīng)的電容值及K=1時的電阻值,，將電阻值乘以K后,，得到電阻的設(shè)計值。濾波器的基本性能參數(shù)為Q=0．707,，AV=-R2／R1,。

2 電壓反饋取樣電路設(shè)計
2．1 濾波器移相補(bǔ)償
    濾波器是改善電能質(zhì)量的有效措施,，但相移計算起來較為繁瑣，如式(5)所示：
   
    為了克服不足,，通過軟件仿真可快速得出相移大小,，在需要同步的電路中為移相電路提供準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。圖3的輸入／輸出電壓曲線如圖4所示,。其中輸入電壓幅值為5 V,，頻率為50 Hz。
    由圖4可見,，相移大小為,，得出θ=122°。輸出電壓也可由理論近似計算相等,，而得到的精確值為4．56 V,。

2．2 電壓反饋取樣電路
    電壓反饋取樣電路由移相、全波精密整流和積分放大電路三部分組成,，如圖5所示,。移相電路用以將輸出側(cè)的交流電壓形成兩路正交信號。將全波精密整流設(shè)計成輸入／輸出間的比例為1,。積分放大電路對合成后的脈動直流信號作平滑放大處理,。

    以對輸入幅值2 V的工頻電壓信號取樣為例，經(jīng)過移相和全波精密整流后,，作為積分放大器的輸入信號,，是兩路為2|sinωt|和2|cosωt|的正交信號，合成為uf=2(|sinωt|+|cosωt|)作脈動變化的直流信號,，因為1≤(|sinωt|+|cosωt|)≤,，考慮到RF／R1的反相放大作用，積分放大電路的輸出信號uf在0～5．66 V之間變化,，圖6給出電容分別取15．9μF和1．59μF時的輸出電壓曲線,。當(dāng)電容為15．9μF時時間常數(shù)τ=RC=0．318 s，經(jīng)過5τ=1．59 s到達(dá)穩(wěn)定狀態(tài),；當(dāng)電容為1．59μF時的時間常數(shù)τ=RC=0．031 8 s,，經(jīng)過5τ=0．159 s后達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)并與圖中曲線衰減規(guī)律一致。一般集成電路器件的輸入電壓在10 V以內(nèi),，通過理論計算獲得脈動直流信號的積分輸出變化規(guī)律較為困難,，可以通過軟件仿真的方法得出輸出值的變化規(guī)律，在積分放大器的輸入信號中加以基準(zhǔn)源,，即可限制輸出信號的幅值。對于圖5可取基準(zhǔn)源信號為-4．5 V,。最終可獲得正紋波很小的反應(yīng)輸入電壓變化的直流信號,。

3 結(jié)語
    對濾波器和積分器的工作原理進(jìn)行了說明,，指出在實踐設(shè)計過程中，當(dāng)運(yùn)算放大器外圍器件較多,，輸入／輸出關(guān)系需要精確考慮,，而理論計算繁瑣或較為困難時，采用軟件仿真是準(zhǔn)確,、有效,、便捷的輔助手段。以濾波器的相移和電壓反饋取樣電路為例,，詳細(xì)說明了采用軟件仿真驗證的設(shè)計過程,，可以使用該法設(shè)計其他電子電路，本文設(shè)計的電壓反饋取樣電路極具參考價值,。