南航電工電子37lhcn

1、運(yùn)算放大器的結(jié)構(gòu)及基本參數(shù)運(yùn)算放大器的結(jié)構(gòu)及基本參數(shù) 基本運(yùn)算電路基本運(yùn)算電路比例電路比例電路 加減電路加減電路 有源濾波器有源濾波器 電壓比較器電壓比較器 運(yùn)放電路中的負(fù)反饋運(yùn)放電路中的負(fù)反饋 積分和微分電路積分和微分電路 采樣保持電路采樣保持電路1學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)2學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)3學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)3.3 有源濾波器有源濾波器一、濾波器的定義及作用一、濾波器的定義及作用3.3.1 濾波器的作用和分類(lèi)濾波器的作用和分類(lèi)使有用頻率信號(hào)順利通過(guò)使有用頻率信號(hào)順利通過(guò)同時(shí)同時(shí)抑制無(wú)用頻率信號(hào)抑制無(wú)用頻率信號(hào)的電路的電路iU0U濾波器濾波器iouUUA二、濾波器的分類(lèi)二、濾波器的分類(lèi) c 低通低通uA0A阻帶阻帶通帶通帶高

2、通高通uA0Ac 通帶通帶阻帶阻帶0 帶阻帶阻uA0A 1 2 阻帶阻帶 通帶通帶通帶通帶1 帶通帶通uA0A 0 2 阻帶阻帶通帶通帶阻帶阻帶濾波器濾波器無(wú)源濾波器（由無(wú)源濾波器（由R、L、C等元件組成等元件組成）有源濾波器（由運(yùn)放、有源濾波器（由運(yùn)放、R、C等元件組成）等元件組成）iuRou+C+受限于運(yùn)放的帶寬，有源濾波器的工作頻率難以做受限于運(yùn)放的帶寬，有源濾波器的工作頻率難以做得很高，得很高，而無(wú)源濾波器的工作頻率可以達(dá)到很高而無(wú)源濾波器的工作頻率可以達(dá)到很高無(wú)源低通濾波器無(wú)源低通濾波器1、有源低通濾波器、有源低通濾波器iuRcuCiuRcu+C+有源低通濾波器有源低通濾波器iu1R

3、Rou_+ C+_cuFRiuRcuC11RRF iuRouC同相比例同相比例 電路電路cucFouRRu)1(1 有源低通濾波器有源低通濾波器iu1RRou_+ C+_cuFRRCjURRURRUiFcFo 1)1()1(11iicURCjUCjRCjU 1111iuRcuC設(shè)設(shè) 為某一頻率正弦量為某一頻率正弦量iu011)(0ufFARRjT 時(shí)，時(shí)，)11()1()()()(1RCjRRjUjUjTFio 角頻率角頻率 為變量，則電路的傳遞函數(shù)為變量，則電路的傳遞函數(shù) iu1RRou_+ C+_cuFRRCjURRUiFO 1)1(120)(1)(oufAjT 其模為：其模為：RCo1

4、令令)11()1()()()(1RCjRRjUjUjTFio 0)( arctg 其幅角為：其幅角為：iu1RRou_+ C+_cuFR011)(0ufFARRjT 時(shí)，時(shí)，0)( jT20)(1)(oufAjT ufoFARRjT 11)( 0 ufoAjT21)( 0 )( jTufoAufoA21 0 O截止角頻率截止角頻率RCo1 為改善濾波效果，常采用為改善濾波效果，常采用二階低通濾波器二階低通濾波器)( jTufoA O二階二階一階一階1RRouiuFRCCR2、有源高通濾波器、有源高通濾波器只需將低通濾波器的只需將低通濾波器的 R、C 互換互換iu1RRou_+ CFR 0111

5、)()()(jRRjUjUjTFio 200)(1)( ufAjT101RRAFuf 0)(arctgiu1RRou_+ CFR)( jTufoAufoA21 0 O200)(1)( ufAjT運(yùn)算放大器的結(jié)構(gòu)及基本參數(shù)運(yùn)算放大器的結(jié)構(gòu)及基本參數(shù) 基本運(yùn)算電路基本運(yùn)算電路比例電路比例電路 加減電路加減電路 有源濾波器有源濾波器 電壓比較器電壓比較器 運(yùn)放電路中的負(fù)反饋運(yùn)放電路中的負(fù)反饋 積分和微分電路積分和微分電路 采樣保持電路采樣保持電路1學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)2學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)3學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)3.4 采樣保持電路采樣保持電路一、數(shù)據(jù)采集與處理一、數(shù)據(jù)采集與處理物理量物理量采樣采樣傳感器傳感器A/DCPU物理量物理量t

6、fs 采樣頻率采樣頻率fmax 輸入信號(hào)中的最高頻率輸入信號(hào)中的最高頻率max2 ffs 為了不失真地反映模擬信號(hào)的特征，必須滿(mǎn)足：為了不失真地反映模擬信號(hào)的特征，必須滿(mǎn)足：tsDAs 3/2轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換時(shí)時(shí)間間為為，而而假假設(shè)設(shè)信信號(hào)號(hào)周周期期為為t2tA/D1tA/D對(duì)于變化緩慢的信號(hào)，則無(wú)需采樣保持器對(duì)于變化緩慢的信號(hào)，則無(wú)需采樣保持器對(duì)于頻率很高的信號(hào)，一般需要采用采樣保持器對(duì)于頻率很高的信號(hào)，一般需要采用采樣保持器tA/D物理量物理量采樣保持器采樣保持器傳感器傳感器A/DCPU物理量物理量物理量物理量采樣采樣傳感器傳感器A/DCPU物理量物理量）（斷斷：時(shí)時(shí)設(shè)設(shè)00tuuStio iou

7、uS 合：合：ouHCSiu)(tuCA1A2)(tuo)(tuitt)(tuCt采樣采樣采樣采樣采樣采樣 保持保持保持保持保持保持二、采樣保持器二、采樣保持器 （S/H）運(yùn)算放大器的結(jié)構(gòu)及基本參數(shù)運(yùn)算放大器的結(jié)構(gòu)及基本參數(shù) 基本運(yùn)算電路基本運(yùn)算電路比例電路比例電路 加減電路加減電路 有源濾波器有源濾波器 電壓比較器電壓比較器 運(yùn)放電路中的負(fù)反饋運(yùn)放電路中的負(fù)反饋 積分和微分電路積分和微分電路 采樣保持電路采樣保持電路1學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)2學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)3學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)3.5 電壓比較器電壓比較器電壓比較器是用來(lái)比較電壓比較器是用來(lái)比較 輸入電壓輸入電壓 和參考電壓和參考電壓 的電路的電路iuRU當(dāng)運(yùn)放工作于非線性

8、區(qū)時(shí)，可構(gòu)成電壓比較器當(dāng)運(yùn)放工作于非線性區(qū)時(shí)，可構(gòu)成電壓比較器單門(mén)限比較器單門(mén)限比較器電壓比較器電壓比較器滯回比較器滯回比較器窗口比較器窗口比較器時(shí)）時(shí)）當(dāng)當(dāng) uuUusatoo()(時(shí)）時(shí)）當(dāng)當(dāng) uuUusatoo()(非線性區(qū)域非線性區(qū)域 uuou)(satoU )(satoU 運(yùn)放開(kāi)環(huán)，工作于非線性區(qū)運(yùn)放開(kāi)環(huán)，工作于非線性區(qū)1、單門(mén)限比較器、單門(mén)限比較器iuou RURRRiUu )(satooUu uuRiUu )(satooUu uuiuouRU)(satoU )(satoU 電壓傳輸特性曲線電壓傳輸特性曲線DUZU穩(wěn)壓管限幅電路穩(wěn)壓管限幅電路RiUu ZoUu RiUu DoUu

9、iuouRUZUDU iuou RURRR為使輸出電壓波形對(duì)稱(chēng)，采用雙向穩(wěn)壓管限幅電路為使輸出電壓波形對(duì)稱(chēng)，采用雙向穩(wěn)壓管限幅電路iuouRUZUZU iuou RURR0RZU RiUu ZoUu RiUu ZoUu )( 0satooiUuu 器器時(shí)時(shí)，就就構(gòu)構(gòu)成成了了過(guò)過(guò)零零比比較較當(dāng)當(dāng)0 RU)( 0satooiUuu iuou)(satoU)(satoU iuou RR0Rtiutou)(satoU )(satoU iuou RR0R將正弦波轉(zhuǎn)換成方波將正弦波轉(zhuǎn)換成方波報(bào)警報(bào)警截止截止導(dǎo)通導(dǎo)通 D T Uu UusatooRi)( ）導(dǎo)通（保護(hù)導(dǎo)通（保護(hù)截止截止TD T Uu Uus

10、atooRi)( 限流限流R )(satoBEUUD, 則則如果沒(méi)有如果沒(méi)有應(yīng)用實(shí)例應(yīng)用實(shí)例iuouRURDTCCU NNPtutdtuCRucoo26311103)0( )15(1010501 1 Vuuoi1501 ，Vuuoi1501 ，61033 )10(10105015)10( 12631011 ttudtuCRuctoo)(Vuimst /102011 iu1R2RV15 01uR0u K50 C+cu例：畫(huà)出例：畫(huà)出 的波形。的波形。.150)0()(VUusatoc ，oouu 、1，F(xiàn) 1C )(Vuimst /102011 )(1Vuomst /10201515 )(Vuo

11、mst /1020V3tuo2103 Vuuoi1501 ，Vuuoi1501 ，tuo21036 iu1R2RV15 01uR0u K50 C+cutiutou)(satoU )(satoU iuou RR0R在過(guò)零點(diǎn)，如果有干擾在過(guò)零點(diǎn)，如果有干擾則很容易使輸出誤翻轉(zhuǎn)則很容易使輸出誤翻轉(zhuǎn)為克服這一點(diǎn)，為克服這一點(diǎn)，引入滯回比較器引入滯回比較器2、滯回比較器、滯回比較器正反饋正反饋非線性區(qū)，非線性區(qū)，)(satooUu uiuoUo(sat)Uo(sat)UTHUTL設(shè)加電源瞬間設(shè)加電源瞬間THsatoFsatooUURRRuUu )(22)(iuouR1R2RF)(satooTHiiUuU

12、uu ，當(dāng)當(dāng)iuouR1R2RFuiuoUo(sat)Uo(sat)UTHUTLTLsatoFsatooUURRRuUu )()(22)()(satooTLiiUuUuu ，當(dāng)當(dāng)若若UTH正向閾值電壓正向閾值電壓 UTL反向閾值電壓反向閾值電壓 )(satooiUuu 繼續(xù)繼續(xù)iuRZU ou1R2R例：例：VUkRkRZ9,100,5021 3 tiu3VURRRUVURRRUZTLZTH3)(3211211 uiuo9933uiuo99333 tiu39 t0u9運(yùn)算放大器的結(jié)構(gòu)及基本參數(shù)運(yùn)算放大器的結(jié)構(gòu)及基本參數(shù) 基本運(yùn)算電路基本運(yùn)算電路比例電路比例電路 加減電路加減電路 有源濾波器有源

13、濾波器 電壓比較器電壓比較器 運(yùn)放電路中的負(fù)反饋運(yùn)放電路中的負(fù)反饋 積分和微分電路積分和微分電路 采樣保持電路采樣保持電路1學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)2學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)3學(xué)時(shí)學(xué)時(shí) 3.6 運(yùn)放電路中的負(fù)反饋運(yùn)放電路中的負(fù)反饋FoFofRuRuui iuou1R2R1iFRfiLRdi同基本放大電路中的負(fù)反饋一樣，運(yùn)放電路的的負(fù)反饋同基本放大電路中的負(fù)反饋一樣，運(yùn)放電路的的負(fù)反饋也分為也分為四種類(lèi)型四種類(lèi)型一、電壓并聯(lián)負(fù)反饋一、電壓并聯(lián)負(fù)反饋電壓并聯(lián)負(fù)反饋電壓并聯(lián)負(fù)反饋iuou1R2RFRLR fu duoFfuRRRu 11二、二、電壓串聯(lián)負(fù)反饋電壓串聯(lián)負(fù)反饋電壓串聯(lián)負(fù)反饋電壓串聯(lián)負(fù)反饋 同同相相輸輸入入恒恒流流源源不

14、不變變變變化化oLioiRRui ofiRu iuuu iuoi1RLR duR+fu三、三、電流串聯(lián)負(fù)反饋電流串聯(lián)負(fù)反饋電流串聯(lián)負(fù)反饋電流串聯(lián)負(fù)反饋oFfiRRRi iuoi1R2R1iFRfiLRdiRRU反反相相輸輸入入恒恒流流源源iFFouRRRRi /11FRfiRuiRu 1)/(FoRRRiu oiFRfiLRRRU四、四、電流并聯(lián)負(fù)反饋電流并聯(lián)負(fù)反饋電流并聯(lián)負(fù)反饋電流并聯(lián)負(fù)反饋結(jié)論：結(jié)論：(1) 反饋直接從輸出端引出反饋直接從輸出端引出電壓反饋電壓反饋iuou1R2R1iFRfiLRdiLR (2) 反饋從反饋從 靠近靠近“地地”端引出端引出電流反電流反饋饋iuoi1RLR duR+fu(3) 輸入信號(hào)與反饋信號(hào)加在兩個(gè)輸入端上輸入信號(hào)與反饋信號(hào)加在兩個(gè)輸入端上串聯(lián)反饋串聯(lián)反饋iuou1R2RFRLR fu duiuou1R2R1iFRfiLRdi(4) 輸入信號(hào)與反饋信號(hào)加在同一個(gè)輸入端輸入信號(hào)與反饋信號(hào)加在同一個(gè)輸入端并聯(lián)反饋并聯(lián)反饋電電壓壓串串聯(lián)聯(lián)負(fù)負(fù)反反饋饋、43RRiuou1R2RLR3R4Rfu例例1(+)+()(+)電電流流并并聯(lián)聯(lián)負(fù)負(fù)反反饋饋4Riuou1R2RLR3R4R例例2()(+)(+)第三章小結(jié)第三章小結(jié)一、理想運(yùn)放工作區(qū)域的判斷一、理想運(yùn)放工作區(qū)域的判斷二、理想運(yùn)放工作在線性區(qū)