2024 LTspice电路仿真竞赛基础题项目报告
1.双电源反相比例电路和加法电路
实验目标：
1.掌握集成运放的性能及其使用方法
2.学习双电源集成运放反相比例电路和加法电路的搭建和测试
实验操作：
1.将电路接成反向比例运算电路，调整简易直流信号源，分别作用于电路输入端，用电压表测量并记录输出电压，仿真结果如下：
2.将输入电压改为1kHz正弦交流信号，调整交流信号源，分别作用于电路输入端，用示波器测量并记录输出电压，仿真结果如下：
3.电路接成反向加法运算电路，调整简易直流信号源，分别作用于电路输入端，用电压表测量并记录输出电压，仿真结果如下：
心得体会：
通过对双电源反向比例电路和加法电路的仿真实验，我对于运算放大器的基础使用有了一点了解，也对于课本上的纯理论知识有了更深入的理解，基础的反向比例电路和加法电路很有实用价值，这次实验不仅加深了我对电路原理的理解，还锻炼了仿真与解决问题的能力，期待未来有更多实操机会提升自我。
2.双电源积分电路和微分电路
实验目标：
1.学习集成运放的使用方法
2.学会搭建和调试由集成运放组成的积分和微分电路
实验操作：
1.在LTspice界面上搭建积分运算电路，调整信号源，作用于电路输入端，用示波器测量并记录输出电压及其波形，仿真结果及电路图如下：
2.在LTspice界面上搭建微分运算电路，调整信号源，作用于电路输入端，用示波器测量并记录输出电压及其波形。下为仿真结果及电路图：
心得体会：
实验中，积分电路将方波输入转化为三角波输出，微分电路则把输入信号的变化率反映在输出中，这让抽象知识变得直观。不过，我也遇到波形异常问题，经反复检查，发现是运算放大器选取有误。这次实验，加深了我对电路原理的理解，也锻炼了动手和解决问题的能力，期待下次能有更多收获。
3.键控增益放大器
实验目标：
1.掌握由集成运放构成键控增益放大器的工作原理
2.学习键控增益放大器的调整和测试方法
实验操作：
1.在LTspice界面上插接电路， 接通±5V电源，根据供电电压和电路的放大倍数，输入合适的信号源电压，来观察电路输出波形使开关从“000”~“111”，观察输出波形，记录输入电压和输出电压及其波形，求出对应的电压放大倍数，并与理论值比较；使用压控开关来模拟开关，由下图仿真结果可得在开关不同状态下，输出信号有所变化，其放大倍率在-3~-10倍之间变化，实际放大倍率并不是正好为整数，但都十分接近理论值
心得体会：
键控增益放大器仿真实验，给我带来了一次难忘的学习经历。在搭建电路时，我依据原理逐步连接各元件，过程中对理论知识有了更深入的理解，通过按键改变增益，输出信号也随之变化，让我直观感受到电路对信号的控制作用，在实验过程中，对于压控开关的不熟悉导致输出总是不正确，在翻看文档和教程后得以解决，此次实验收获满满，积累了一定的经验。
5.仪表放大电路
实验目标：
1.掌握由集成运放组成的仪表放大电路原理和结构
2.学习集成运放仪表放大电路的搭建，及其典型应用电路的调试
实验操作：
1.在LTspice界面上搭建电路，用电压表测量电路的输出电压，调节可变电阻，使输出电压接近零，调节可变电阻，使其值改变1%，测量输出电压并记录，仿真图如下，可变电阻阻值从9.9K变化到10.1K，变化幅度为±1%，输出电压限制在±5V，不同阻值相对应的输出波形如图：
心得体会：
仪表放大电路仿真实验相对来说较为复杂，对于基础理论的理解就花了不少时间，对于元器件参数的选取和计算也是很有学问，在多次尝试和修改后得到稳定且正确的输出，加深了我对仪表放大电路原理的理解，更锻炼了我的调试能力和耐心，让我明白理论与实践结合的重要性。
6.单电源集成运放交流耦合放大器
实验目标：
1.学习集成运放的单电源使用。
2.了解交流耦合单电源集成运放放大器的特点。
3.掌握交流耦合单电源集成运放放大器的测试方法。
实验操作：
1.在LTspice界面上搭接电路，测试电源电压分压值和输出直流电压，并记录测试数据，正电源电压为+15V，无输入信号时测得电源电压分压值为7.4939814V，运放输出信号为7.4831476V；
2.放大器输入端加入1kHz,峰值为30mV(有效值约为20mV)的正弦电压信号，得到输出波形如图为正弦波，仿真结果如下图所示：
3.调节输入信号幅度为40mV，在输出波形基本不失真的情况下，测得输入信号峰峰值为79.9997mV，输出信号峰峰值为877.379mV，Av=10.9673
4.改变输入信号频率f，在输入信号频率为100Hz时，测得放大倍数为10.7472
5.在输入信号频率为1kHz时，测得放大倍数为10.9673
6.在输入信号频率为10kHz时，测得放大倍数为10.9678
7.在输入信号频率为1MHz时，测得放大倍数为9.86809，有明显衰减
8.观察电路的幅频特性曲线，确定电路的上限频率和下限频率，在输入信号幅值为20mV时，最大增益为-13.153252dB，在25.002716Hz时，增益为-16.131174dB， 在2.3719982MHz时，增益为-16.138288dB。即电路的上限频率为2.3719982MHz，下限频率为25.002716Hz
心得体会：
在这个实验中，我学习到了对于单电源供电的运算放大器如何对交流信号的进行放大而不会导致交流信号负半周信号丢失，这在实际应用中是非常重要的，这个实验也收获颇丰。
7.全波精密整流电路
实验目标：
1.理解全波精密整流电路的工作原理
2.学会使用运放搭建全波精密整流电路，并对电路进行测试
实验操作：
1.在LTspice界面上插接电路，接通电源电压，在电路输入端接入峰值500mV，频率1kHz的正弦信号，观测输出波形，输出基本不失真
2.在电路输入端接入峰值100mV，频率1kHz的正弦信号，观测输出波形,输出基本不失真
3.在电路输入端接入峰值更小，频率1kHz的正弦信号，观测输出波形,输入峰值10mV正弦信号，波形为图中绿色线，输出为图中蓝色线，输出波形顶部和底部出现一定程度的失真
4.输入峰值0.5mV正弦信号时输出波形失真明显，则此电路的输入电压最小值大概在0.5mV
心得体会：
在全波精密整流电路仿真实验里，我对整流电路的理解从理论迈向了实践，特别是对于微小信号的整流，实验中，我遇到了一些问题，最终解决问题，整个实验过程收获颇丰。
8.状态变量型有源滤波器
实验目标：
1.了解状态变量型有源滤波器的电路原理
2.学会利用集成运放搭建状态变量型有源滤波器
实验操作：
1.在LTspice界面上搭建电路，接通电源电压，测试四种滤波器的波特图，Vo1频率特性曲线如下图所示，可知此为高通滤波器，根据波形信息，此滤波器的下限截止频率为13.823066KHz
2.Vo2频率特性曲线如下图所示，可知此为带通滤波器，根据波形信息，此滤波器的下限截止频率为9.1772352KHz，上限截止频率为27.585316KHz。
3.Vo2频率特性曲线如下图所示，可知此为低通滤波器，根据波形信息，此滤波器的通带截止频率为18.671811KHz。
4.Vo2频率特性曲线如下图所示，可知此为带阻滤波器，根据波形信息，此滤波器的低频截止频率为9.1772352KHz，此滤波器的高频截止频率为27.585316KHz。
心得体会：
状态变量型有源滤波器的仿真实验让我学习了解了四种有源滤波器的电路实现，滤波器相关内容是非常贴近实际开发的，这次的实验让我初步对有源滤波器进行了学习，为以后的深入打下了基础。
9.RC桥式正弦波振荡器
实验目标：
1. 掌握由集成运放构成正弦波振荡器的工作原理
2.学习RC桥式正弦波振荡器的搭建、调整和测试方法
实验操作：
1.在LTspice界面上插接电路，接通±5V电源，接通±5V电源，调节电位器Rw，当Rw等于16.4K时输出较好的正弦波，低于或者高于这个阻值输出的正弦波都会出现失真
2.保持R＝10kΩ，C＝0.01μF，用示波器观察并测量正弦波输出电压幅度和振荡频率，正弦波输出电压幅度为4.16744V，振荡频率为1.5702235KHz。
3.保持R＝10kΩ，改变C＝1000pF，用示波器观察并测量正弦波输出电压幅度和振荡频率，输出电压幅度为4.16766V，振荡频率为15.73521KHz。
4.保持C＝0.01μF，改变R＝1kΩ，用示波器观察并测量正弦波输出电压幅度和振荡频率，输出电压幅度为4.12832V，振荡频率为15.735717KHz。
心得体会：
进行 RC 桥式正弦波振荡器仿真实验，让我对于电路振荡原理有了深刻理解，电阻、电容的参数设置都很重要，元件参数影响着输出波形的频率以及幅度
10.正弦波-余弦波发生器
实验目标：
1. 掌握由集成运放构成正弦余弦波发生器的工作原理
2.学习正弦余弦波振荡器的调整测试方法
实验操作：
1.在LTspice界面上插接电路，接通±5V电源，用示波器观察振荡波形，调节Rw值在16.5K时RC桥式振荡器输出较好的正弦波，经测量此正弦波频率为1.0519874KHz
2.用示波器同时观察电路的两个输出端波形，测试正弦余弦波形的频率和相位差，并记录，如仿真波形，经测量RC桥式振荡器输出正弦波频率为1.0519874KHz，全通滤波器输出正弦波频率为1.0519606KHz，两者非常接近，可近似相等。经测量两波形时间差为232.99054µs，则两信号相位差为2π*232.99054/1000/1.0519874≈0.49π，即两波形相位大致相差90°，并且全通滤波器的输出波形相位滞后90°
3.将一阶滞后全通滤波器换成一阶超前全通滤波器，仿真如下。RC桥式振荡器输出正弦波频率为1.0519874KHz，全通滤波器输出正弦波频率为1.0519606KHz。经测量两波形时间差为243.05556µs，则两信号相位差为2π*243.05556µs/1000/1.0519874≈0.51π，即两波形相位大致相差90°，并且全通滤波器的输出波形相位超前90°
心得体会：
正弦波-余弦波发生器仿真实验，不仅学习到正弦/余弦信号的发生电路，也知道了对于信号的相移处理如何实施，对后的电路学习实践和有硬件开发积攒了经验。
11.方波-三角波发生器
实验目标：
1.掌握由集成运放构成方波-三角波发生器的基本工作原理
2.学习方波-三角波发生器的搭建、调整和测试方法
实验操作：
1.在LTspice界面上搭建电路，接通±5V电源，测量方波，三角波参数
2.改变RW，注意记录波形频率的变化范围fH 和fL，根据仿真结果知Rw越大，波形频率越低，频率变化范围从5Hz~52Hz。
心得体会：
完成方波 - 三角波发生器仿真实验，让我学习了解了方波/三角波的发生电路，对于元件参数的调节来调节输出波形频率，理论和仿真的一一对应让我对电路的理解更加深刻。
12.单电源矩形波发生器
实验目标：
1.了解单电源矩形波发生器电路原理和结构
2.学会单电源矩形波发生器电路的搭建及其参数测试
实验操作：
1.在LTspice界面上搭好单电源矩形波发生器电路，接入+5V电压，观测输出波形，测量矩形波周期，经计算矩形波周期理论值为6.2297ms，仿真测量结果为6.244ms，两者相差不大
心得体会：
单电源矩形波发生器电路的仿真和实验过程中，理论的计算作为基础，仿真电路的搭建依据理论基础，通过一系列的操作最终输出正确的波形，我积累了波形输出电路的实现，对于以后的学习有很大帮助
13.V-F变换器
实验目标：
1. 掌握由集成运放构成V-F转换电路的工作原理
2.学习V-F转换电路的搭建、调整和测试方法
实验操作：
1.在LTspice界面上插接电路，接通±5V电源，用示波器观察振荡波形，将控制电压源设置为三角波，频率为100Hz，幅值2V，偏置2V，这样即为电压在0～4V之间变化的扫描电压，可以清楚地看到输出电压的频率随着控制电压的增大而增大的全过程，记录输出电压（扫频波形）波形
心得体会：
通过V-F变换器仿真实验，使我对于电路有了更为深刻的理解，我想，通过电路的实现，不仅仅是电压-频率的变换，还有电压-电阻的变换，电压-电流的变换，通过电路，我们可以对各种想要求得的量通过电压的形式表现出来。
14.数控稳压电源
实验目标：
1.了解LM117集成稳压器的引脚及其使用
2.学会用LM117集成稳压器构建稳压电源及其参数测试
实验操作：
1.在LTspice界面上搭好电路，接入输入电压12V，测量输出电压，当A＝B＝C＝“1”时，调节R2，使输出电压VO＝2V，当A＝“0”，B＝C＝“1”时，调节R3，使输出电压VO＝6V，当B＝“0”，A＝C＝“1”时，调节R4，使输出电压VO＝4V，；当C＝“0”，A＝B＝“1”时，调节R5，使输出电压VO＝3V。
2.开关A,B,C状态为ABC=111时，输出电压为2.0240993V。
3.开关A,B,C状态为ABC=110时，输出电压为3.0423551V。
4.开关A,B,C状态为ABC=101时，输出电压为4.0603614V。
5.开关A,B,C状态为ABC=100时，输出电压为5.0781236V。
6.开关A,B,C状态为ABC=011时，输出电压为6.0956445V。
7.开关A,B,C状态为ABC=010时，输出电压为7.1129265V。
8.开关A,B,C状态为ABC=001时，输出电压为8.1299725V。
9.开关A,B,C状态为ABC=000时，输出电压为9.1467838V。
心得体会：
电源是电路中最重要的东西了，没有电源，电路就没有办法工作，数控稳压电源实验的仿真给出了一种简易的可调电源，对于实际搭建电路测试时非常有用，不仅学习到了稳压电源的相关知识，还帮助我解决了对于电路进行测试时缺少相关电压的电源的问题。
15.DC-DC变换器
实验目标：
1.掌握DC-DC变换器的一种电路结构及其工作原理。
2.学会设计、制作和测试DC-DC变换器。
实验操作：
1.在LTspice界面上搭好电路，接入+5V电源电压，测试输出电压，测量运放输出端波形、电路输出端波形及纹波，仿真如图，运放输出端波形为方波，电路输出为-10V左右，纹波为45.061945mV
心得体会：
在实际设计电路时总会用到集成的DC-DC变换器芯片，根据生产厂商给出的电路原理图进行设计并使用，但并不清楚集成电路的内部原理，学东西要做到知其然知其所以然，通过这次DC-DC变换器的仿真，我了解了DC-DC变换器的实际原理以及实现，虽然市面上的集成芯片都有些细节不相同，但其大致原理一致，这次的实验让我收获满满
16.负载不接地式稳流源
实验目标：
1.了解稳流电源的电路原理和结构
2.学会稳流电源的电路搭建及其参数测试
实验操作：
1.在LTspice界面上搭好电路，改变LED的数量，测量R的端电压，保持在2.5V，说明流过LED的电流为2.5mA，由仿真可得到，R的端电压为2.5759738V，，流过LED的电流为2.5639415mA
2.改变目LED的数量，流过LED的电流为2.5637846mA，可见此电路恒流输出。
心得体会：
不止是恒压源常用，恒流源也同样有很多的应用领域，比如LED照明驱动，因为LED的特性使得使用恒流源要比恒压源要更好，这次的负载不接地式稳流源给出了一种稳流电路的方案，让我积累了简易稳流源的电路实现。
