信號(hào)線性變換課件

第6章信號(hào)線性變換第6章信號(hào)線性變換1內(nèi)容提要概述電壓/電流變換器和電流/電壓變換器波形變換電壓/頻率變換與頻率/電壓變換內(nèi)容提要概述26.1概述在信號(hào)的測(cè)量、處理、傳輸、記錄與顯示以及控制等領(lǐng)域中滿足不同設(shè)備等需要，廣泛地應(yīng)用各類信號(hào)變換技術(shù)。

6.1概述在信號(hào)的測(cè)量、處理、傳輸、記錄與顯3線性變換非線性變換信號(hào)變換的分類線性變換信號(hào)變換的分類4線性變換線性變換是采用線性電路來(lái)完成的，線性變換只能改變信號(hào)頻譜分量的相對(duì)大小，而不會(huì)產(chǎn)生新的頻率成分。某些波形變換、電壓電流變換可依靠線性變換電路來(lái)完成。線性變換線性變換是采用線性電路來(lái)完成的，線性變換只能改變信號(hào)5非線性變換非線性變換是采用非線性電路來(lái)完成的，利用非線性電路可以實(shí)現(xiàn)頻率變換等。信號(hào)的非線性變換主要應(yīng)用于信號(hào)的傳輸方面，特別是信號(hào)的遠(yuǎn)距離傳輸，也就是信號(hào)的遙傳。

非線性變換非線性變換是采用非線性電路來(lái)完成的，利用非線性電路6按信號(hào)變換的內(nèi)容分類：電量與非電量間的變換模擬量與數(shù)字量間的變換電壓（或電流）與頻率（或時(shí)間）間的變換交流與直流間的變換功率變換波形變換頻率變換按信號(hào)變換的內(nèi)容分類：電量與非電量間的變換7信號(hào)線性變換電路的一般要求輸出信號(hào)與輸入信號(hào)呈線性關(guān)系；有足夠高的輸入阻抗；有足夠的驅(qū)動(dòng)能力和動(dòng)態(tài)范圍；滿足應(yīng)用的其他要求，如電源、功耗、頻率以至于工藝、成本等等的要求。信號(hào)線性變換電路的一般要求輸出信號(hào)與輸入信號(hào)呈線性關(guān)系；86.2電壓/電流變換器和電流/電壓變換器在實(shí)際控制應(yīng)用中,存在多種多樣的信號(hào)檢測(cè)和傳送,為了應(yīng)用方便,國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)將直流電流信號(hào)4～20mA和直流電壓信號(hào)1～5V確定為過(guò)程控制系統(tǒng)電模擬信號(hào)的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。電壓與電流的變換是最基本的電量變換，其實(shí)質(zhì)是恒壓源與恒流源之間的相互轉(zhuǎn)換。由于恒壓源的內(nèi)阻遠(yuǎn)小于負(fù)載電阻，恒流源的內(nèi)阻遠(yuǎn)大于負(fù)載電阻。故此，將電壓轉(zhuǎn)換為電流一般采用輸出阻抗高的電流負(fù)反饋電路，而將電流轉(zhuǎn)換為電壓一般采用輸出阻抗低的電壓負(fù)反饋電路。6.2電壓/電流變換器和電流/電壓變換器在實(shí)際控制應(yīng)用中,9電壓/電流變換器電流/電壓變換器具體變換電壓/電流變換器具體變換106.2.1電壓/電流變換器電壓/電流變換器（VCC）的作用是將電壓信號(hào)變換為與電壓成正比的電流信號(hào)。6.2.1電壓/電流變換器電壓/電流變換器（VCC）的作用11用途：常用作傳感器或其他檢測(cè)電路中的基準(zhǔn)（參考）恒流源；在磁偏轉(zhuǎn)的示波裝置中常用來(lái)將線性變化電壓變換成掃描用的線性變化電流；在控制系統(tǒng)中作為可控電流源驅(qū)動(dòng)某些執(zhí)行裝置，如記錄儀記錄筆的偏轉(zhuǎn)和電流表的偏轉(zhuǎn)。模擬電流表等。用途：常用作傳感器或其他檢測(cè)電路中的基準(zhǔn)（參考）恒流源；12分類VCC按負(fù)載接地與否可分為負(fù)載浮地型和負(fù)載接地型兩類。分類13一、負(fù)載浮地型電壓/電流變換器反相式同相式電流放大式大電流和高電壓一、負(fù)載浮地型電壓/電流變換器反相式14負(fù)載浮地負(fù)載兩端都沒(méi)有直接接地。負(fù)載浮地負(fù)載兩端都沒(méi)有直接接地。15反相式反相式16特點(diǎn)：負(fù)載阻抗中的電流與輸入電壓成正比，與負(fù)載阻抗無(wú)關(guān)；信號(hào)源和負(fù)載上都有較大的電流值。特點(diǎn)：負(fù)載阻抗中的電流與輸入電壓成正比，與負(fù)載阻抗無(wú)關(guān)；17同相式同相式18特點(diǎn)：負(fù)載阻抗中的電流與輸入電壓成正比，與負(fù)載阻抗無(wú)關(guān)；信號(hào)接于運(yùn)算放大器的同相端，由于同相端有較高的輸入阻抗，因而信號(hào)源只要提供很小的電流。特點(diǎn)：負(fù)載阻抗中的電流與輸入電壓成正比，與負(fù)載阻抗無(wú)關(guān)；19電流放大式電流放大式20推導(dǎo)：推導(dǎo)：21由上式可知，調(diào)節(jié)R1，R2和R3都能改變VCC的變換系數(shù)，只要合理地選擇參數(shù)，電路在較小的輸入電壓Vi作用下，就能給出較大的與Vi成正比的負(fù)載電流。負(fù)載電流iL主要由運(yùn)放提供，信號(hào)源只要提供很小的電流，此時(shí)需要R1的值較大。但該電路要求運(yùn)放給出較高的輸出電壓。討論：由上式可知，調(diào)節(jié)R1，R2和R3都能改變VCC的變換系數(shù)，只22大電流和高電壓輸出當(dāng)需要較大的輸出電流，或較高的輸出電壓時(shí)，普通的運(yùn)放可能很難滿足要求。此時(shí)需要接晶體管組成大電流輸出電壓/電流變換器。大電流和高電壓輸出當(dāng)需要較大的輸出電流，或較高的輸出電壓時(shí)，23大電流和高電壓輸出的VCC電路大電流和高電壓輸出的VCC電路24特點(diǎn)：

由于采用了三極管T來(lái)提高驅(qū)動(dòng)能力，其輸出電流可高達(dá)幾安培，甚至于幾十安培。采用同相輸入方式，具有很高的輸入阻抗，信號(hào)源只要提供很小的電流。當(dāng)負(fù)載ZL的阻抗值較高時(shí)，電路中的運(yùn)放仍然需要輸出較高的電壓。該電路只能用于Vi>0的信號(hào)。特點(diǎn)：

由于采用了三極管T來(lái)提高驅(qū)動(dòng)能力，其輸出電流可25改進(jìn)型大電流和高電壓輸出改進(jìn)型大電流和高電壓輸出26為晶體管T的直流電流增益。選用值較大的晶體管，可有>>1，則

為晶體管T的直流電流增益。選用值較大的晶體管27特點(diǎn)：可以滿足負(fù)載ZL的阻抗值較高時(shí)需要較高輸出電壓的要求，該電路同時(shí)也能給出較大的負(fù)載電流。由于采用同相輸入方式，也具有很高的輸入阻抗。電路應(yīng)選用值較大的晶體管才能得到較高的精度。該電路只能用于Vi>0的信號(hào)。特點(diǎn)：可以滿足負(fù)載ZL的阻抗值較高時(shí)需要較高輸出電壓的要求，28二、負(fù)載接地型電壓/電流變換器二、負(fù)載接地型電壓/電流變換器29第六章信號(hào)線性變換課件30特點(diǎn)只要滿足，該電路便能給出與輸入電壓Vi成正比的電流iL輸出，而且與負(fù)載阻抗無(wú)關(guān)；為了減小R3上的壓降，應(yīng)將R3和RF（關(guān)聯(lián)）取小一些，而為了減小信號(hào)源的損耗，應(yīng)選用較大的R1和R2值；該電路最大的缺點(diǎn)是引入了正反饋，使得電路的穩(wěn)定性降低。特點(diǎn)只要滿足，該電路便能給出與31高性能負(fù)載接地型VCC高性能負(fù)載接地型VCC32電路組成電路中A1為普通運(yùn)放，A2為儀用放大器（如AD620）。電路組成電路中A1為普通運(yùn)放，A2為儀用放大器（如AD62033特點(diǎn)：該電路既可以在負(fù)載接地的情況下得到很高的變換精度，又具有很高的工作穩(wěn)定性。特點(diǎn)：該電路既可以在負(fù)載接地的情況下得到很高的變換精度，又具346.2.2電流/電壓變換器電流/電壓變換器（CVC）用來(lái)將電流信號(hào)變換為成正比的電壓信號(hào)。6.2.2電流/電壓變換器電流/電壓變換器（35用途：可作為微電流測(cè)量裝置來(lái)測(cè)量漏電流；在使用光敏電阻、光電池等恒電流傳感器的場(chǎng)合，是一個(gè)常見(jiàn)的光檢測(cè)電路；在數(shù)字／模擬轉(zhuǎn)換器中是一種常見(jiàn)的輸出電路形式。用途：可作為微電流測(cè)量裝置來(lái)測(cè)量漏電流；36第六章信號(hào)線性變換課件37特點(diǎn)：變換系數(shù)就是RF值；可用在輸出端直接測(cè)定輸入電流值大小；若被測(cè)電流IS很小，為了要有一定的輸出電壓數(shù)值應(yīng)該取較大的RF值，但RF值越大，必然帶來(lái)兩個(gè)問(wèn)題：一是大阻值的電阻精度差；二是輸出電阻大。特點(diǎn)：變換系數(shù)就是RF值；38實(shí)用測(cè)量微弱電流信號(hào)的電流/電壓變換電路實(shí)用測(cè)量微弱電流信號(hào)的電流/電壓變換電路39第六章信號(hào)線性變換課件40電路改進(jìn)采用T型電阻網(wǎng)絡(luò)替代大阻值電阻，這時(shí)RF可采用較小阻值的電阻；在電阻RF的兩端并接一個(gè)小電容可以降低噪聲，該電容本身的漏電流應(yīng)足夠小。電路改進(jìn)采用T型電阻網(wǎng)絡(luò)替代大阻值電阻，這時(shí)RF可采用較小阻41注意事項(xiàng)測(cè)量電流is的下限值受運(yùn)放本身的輸入電流iB所限制，iB值越大，則帶來(lái)的測(cè)量誤差也越大；通常希望iB的數(shù)值應(yīng)比被測(cè)電流is低1～2個(gè)數(shù)量級(jí)以上；一般通用型集成運(yùn)放本身的輸入電流在數(shù)十至數(shù)百nA的量級(jí)，因此只適宜用來(lái)測(cè)量微安級(jí)電流；若需要測(cè)量更微弱的電流，可采用CMOS管運(yùn)放，該運(yùn)放放大器的輸入電流iB可降至皮安級(jí)。注意事項(xiàng)測(cè)量電流is的下限值受運(yùn)放本身的輸入電流iB所限制，426.3波形變換方波、三角波和正弦波是常見(jiàn)的波形，經(jīng)常需要在它們之間進(jìn)行變換。波形變換的方法很多，只講解集中經(jīng)典的波形變換的方法。6.3波形變換方波、三角波和正弦波是常見(jiàn)的波形，經(jīng)常需要43具體變換三角波變換成正弦波方波變換成正弦波三角波變換成方波正弦波變換成方波方波變換成三角波正弦波變換成三角波具體變換三角波變換成正弦波446.3.1三角波和方波變換成正弦波對(duì)于周期性的三角波，按傅里葉級(jí)數(shù)展開(kāi)。然后用低通濾波器將三次以上的高次諧波濾掉，就得到了正弦波。6.3.1三角波和方波變換成正弦波對(duì)于周期性的三角波，按傅45傅里葉級(jí)數(shù)傅里葉級(jí)數(shù)46方波變換成正弦波方波變換成正弦波47方法周期性的方波變換成正弦波，也是采用低通濾波器濾掉三次以上的高次諧波；由于方波中的高次諧波的幅值比三角波中的要高，為了得到較好的變換效果，應(yīng)該采用更高階數(shù)的低通濾波器；對(duì)于有較大直流分量的方波，要采用隔直電路（高通濾波）以避免輸出基線偏離零點(diǎn)。方法周期性的方波變換成正弦波，也是采用低通濾波器濾掉三次以上486.3.2三角波和正弦波變換成方波三角波和正弦波變換成方波只需要采用施密特觸發(fā)器或輸出箝位的過(guò)零比較器即可，按照需要的方波幅值設(shè)計(jì)即可。6.3.2三角波和正弦波變換成方波三角波和正弦波變換成方波496.3.3方波變換成三角波對(duì)于周期性的方波變換成三角波，可以直接采用積分器，為了準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)變換，應(yīng)使:但RC越大，變換精度越高，但三角波得輸出幅值越小。6.3.3方波變換成三角波對(duì)于周期性的方波變換成三角波，可50實(shí)用方波三角波變換電路實(shí)用方波三角波變換電路51電阻RF是為了提供直流負(fù)反饋而加上去的，沒(méi)有RF會(huì)使電路的輸出基線隨時(shí)間越來(lái)越偏離零點(diǎn)；RF的取值應(yīng)盡量地大。電路說(shuō)明電阻RF是為了提供直流負(fù)反饋而加上去的，沒(méi)有RF會(huì)使電路的輸526.3.4正弦波變換成三角波

正弦波可以通過(guò)施密特觸發(fā)器或過(guò)零比較器轉(zhuǎn)換為方波，再通過(guò)積分器轉(zhuǎn)化成三角波。6.3.4正弦波變換成三角波

正弦波可以通過(guò)施密特觸發(fā)器536.4電壓/頻率變換與頻率/電壓變換電壓/頻率變換頻率/電壓變換用集成芯片實(shí)現(xiàn)電壓/頻率和頻率/電壓變換6.4電壓/頻率變換與頻率/電壓變換電壓/頻率變換546.4.1電壓/頻率變換電壓/頻率變換電路（VFC）應(yīng)用十分廣泛，在不同的應(yīng)用領(lǐng)域有不同的名稱。在無(wú)線電技術(shù)中，它被稱為頻率調(diào)制（FM）；在信號(hào)源電路中，它被稱為壓控振蕩器（OSC）；在信號(hào)處理與變換電路中，它又被稱為電壓/頻率變換電路和準(zhǔn)模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路。6.4.1電壓/頻率變換電壓/頻率變換電路（VFC）應(yīng)用十55電壓/頻率變換電路（VFC）電壓/頻率變換電路（VFC）56工作過(guò)程工作過(guò)程57第六章信號(hào)線性變換課件58實(shí)際的VFC電路實(shí)際的VFC電路59初始狀態(tài)初始狀態(tài)60工作過(guò)程工作過(guò)程61第六章信號(hào)線性變換課件62周期的計(jì)算周期的計(jì)算63結(jié)論結(jié)論64采用555的恢復(fù)型VFC注意：此電路中，0為高電平，-Vcc為低電平。采用555的恢復(fù)型VFC注意：此電路中，0為高電平，-Vcc65第六章信號(hào)線性變換課件66用555定時(shí)器組成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器

單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器有一個(gè)穩(wěn)態(tài)和一個(gè)暫穩(wěn)態(tài)；在觸發(fā)脈沖作用下，由穩(wěn)態(tài)翻轉(zhuǎn)到暫穩(wěn)態(tài)；暫穩(wěn)狀態(tài)維持一段時(shí)間后，自動(dòng)返回到穩(wěn)態(tài)。用555定時(shí)器組成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器

單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器有一個(gè)穩(wěn)態(tài)和一個(gè)67第六章信號(hào)線性變換課件68工作過(guò)程（1）無(wú)觸發(fā)信號(hào)輸入時(shí)，電路工作在穩(wěn)定狀態(tài)當(dāng)vi=1時(shí)，電路工作在穩(wěn)定狀態(tài)，即Vo=0（2）Vi下降沿觸發(fā)當(dāng)觸發(fā)器輸入端施加觸發(fā)信號(hào)，（Vi<VCC/3），電路從低電平跳變?yōu)楦唠娖?。?dāng)Vi下降沿到達(dá)時(shí)，Vo由0跳變?yōu)?，電路由穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)入暫穩(wěn)態(tài)。工作過(guò)程（1）無(wú)觸發(fā)信號(hào)輸入時(shí)，電路工作在穩(wěn)定狀態(tài)69第六章信號(hào)線性變換課件70（3）暫穩(wěn)態(tài)的維持時(shí)間在暫穩(wěn)態(tài)期間，三極管T截止，VCC經(jīng)R向C充電。vC由0V開(kāi)始增大，在vC上升到2/3VCC之前，電路保持暫穩(wěn)態(tài)不變。（4）自動(dòng)返回（暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束）時(shí)間當(dāng)vC上升至2/3VCC時(shí)，vO由1跳變0，三極管T由導(dǎo)通，電容C經(jīng)T迅速放電，電壓vC迅速降至0V，電路由暫穩(wěn)態(tài)重新轉(zhuǎn)入穩(wěn)態(tài)。（3）暫穩(wěn)態(tài)的維持時(shí)間71采用555的恢復(fù)型VFC注意：此電路中，0為高電平，-Vcc為低電平。采用555的恢復(fù)型VFC注意：此電路中，0為高電平，-Vcc72工作原理工作原理73第六章信號(hào)線性變換課件74相對(duì)應(yīng)的頻率/電壓變換電路也有幾種不同的名稱：鑒頻器（FrequencyDiscrimination）；準(zhǔn)數(shù)/模轉(zhuǎn)換電路和頻率/電壓變換電路（FVC）。6.4.2頻率/電壓變換電路（FVC）6.4.2頻率/電壓變換電路（FVC）75第六章信號(hào)線性變換課件76第六章信號(hào)線性變換課件77用集成芯片組成VFC和FVC不管是VFC還是FVC，一般情況下應(yīng)采用集成器件，電路精度高，簡(jiǎn)單，調(diào)整方便等特點(diǎn)。常用的集成芯片有AD650，LM331等。這些芯片既可以完成VFC，又可以完成FVC。用集成芯片組成VFC和FVC不管是VFC還是FVC，一般情況78第六章信號(hào)線性變換課件79第六章信號(hào)線性變換課件80第六章信號(hào)線性變換課件81第六章信號(hào)線性變換課件82第6章信號(hào)線性變換第6章信號(hào)線性變換83內(nèi)容提要概述電壓/電流變換器和電流/電壓變換器波形變換電壓/頻率變換與頻率/電壓變換內(nèi)容提要概述846.1概述在信號(hào)的測(cè)量、處理、傳輸、記錄與顯示以及控制等領(lǐng)域中滿足不同設(shè)備等需要，廣泛地應(yīng)用各類信號(hào)變換技術(shù)。

6.1概述在信號(hào)的測(cè)量、處理、傳輸、記錄與顯85線性變換非線性變換信號(hào)變換的分類線性變換信號(hào)變換的分類86線性變換線性變換是采用線性電路來(lái)完成的，線性變換只能改變信號(hào)頻譜分量的相對(duì)大小，而不會(huì)產(chǎn)生新的頻率成分。某些波形變換、電壓電流變換可依靠線性變換電路來(lái)完成。線性變換線性變換是采用線性電路來(lái)完成的，線性變換只能改變信號(hào)87非線性變換非線性變換是采用非線性電路來(lái)完成的，利用非線性電路可以實(shí)現(xiàn)頻率變換等。信號(hào)的非線性變換主要應(yīng)用于信號(hào)的傳輸方面，特別是信號(hào)的遠(yuǎn)距離傳輸，也就是信號(hào)的遙傳。

非線性變換非線性變換是采用非線性電路來(lái)完成的，利用非線性電路88按信號(hào)變換的內(nèi)容分類：電量與非電量間的變換模擬量與數(shù)字量間的變換電壓（或電流）與頻率（或時(shí)間）間的變換交流與直流間的變換功率變換波形變換頻率變換按信號(hào)變換的內(nèi)容分類：電量與非電量間的變換89信號(hào)線性變換電路的一般要求輸出信號(hào)與輸入信號(hào)呈線性關(guān)系；有足夠高的輸入阻抗；有足夠的驅(qū)動(dòng)能力和動(dòng)態(tài)范圍；滿足應(yīng)用的其他要求，如電源、功耗、頻率以至于工藝、成本等等的要求。信號(hào)線性變換電路的一般要求輸出信號(hào)與輸入信號(hào)呈線性關(guān)系；906.2電壓/電流變換器和電流/電壓變換器在實(shí)際控制應(yīng)用中,存在多種多樣的信號(hào)檢測(cè)和傳送,為了應(yīng)用方便,國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)將直流電流信號(hào)4～20mA和直流電壓信號(hào)1～5V確定為過(guò)程控制系統(tǒng)電模擬信號(hào)的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。電壓與電流的變換是最基本的電量變換，其實(shí)質(zhì)是恒壓源與恒流源之間的相互轉(zhuǎn)換。由于恒壓源的內(nèi)阻遠(yuǎn)小于負(fù)載電阻，恒流源的內(nèi)阻遠(yuǎn)大于負(fù)載電阻。故此，將電壓轉(zhuǎn)換為電流一般采用輸出阻抗高的電流負(fù)反饋電路，而將電流轉(zhuǎn)換為電壓一般采用輸出阻抗低的電壓負(fù)反饋電路。6.2電壓/電流變換器和電流/電壓變換器在實(shí)際控制應(yīng)用中,91電壓/電流變換器電流/電壓變換器具體變換電壓/電流變換器具體變換926.2.1電壓/電流變換器電壓/電流變換器（VCC）的作用是將電壓信號(hào)變換為與電壓成正比的電流信號(hào)。6.2.1電壓/電流變換器電壓/電流變換器（VCC）的作用93用途：常用作傳感器或其他檢測(cè)電路中的基準(zhǔn)（參考）恒流源；在磁偏轉(zhuǎn)的示波裝置中常用來(lái)將線性變化電壓變換成掃描用的線性變化電流；在控制系統(tǒng)中作為可控電流源驅(qū)動(dòng)某些執(zhí)行裝置，如記錄儀記錄筆的偏轉(zhuǎn)和電流表的偏轉(zhuǎn)。模擬電流表等。用途：常用作傳感器或其他檢測(cè)電路中的基準(zhǔn)（參考）恒流源；94分類VCC按負(fù)載接地與否可分為負(fù)載浮地型和負(fù)載接地型兩類。分類95一、負(fù)載浮地型電壓/電流變換器反相式同相式電流放大式大電流和高電壓一、負(fù)載浮地型電壓/電流變換器反相式96負(fù)載浮地負(fù)載兩端都沒(méi)有直接接地。負(fù)載浮地負(fù)載兩端都沒(méi)有直接接地。97反相式反相式98特點(diǎn)：負(fù)載阻抗中的電流與輸入電壓成正比，與負(fù)載阻抗無(wú)關(guān)；信號(hào)源和負(fù)載上都有較大的電流值。特點(diǎn)：負(fù)載阻抗中的電流與輸入電壓成正比，與負(fù)載阻抗無(wú)關(guān)；99同相式同相式100特點(diǎn)：負(fù)載阻抗中的電流與輸入電壓成正比，與負(fù)載阻抗無(wú)關(guān)；信號(hào)接于運(yùn)算放大器的同相端，由于同相端有較高的輸入阻抗，因而信號(hào)源只要提供很小的電流。特點(diǎn)：負(fù)載阻抗中的電流與輸入電壓成正比，與負(fù)載阻抗無(wú)關(guān)；101電流放大式電流放大式102推導(dǎo)：推導(dǎo)：103由上式可知，調(diào)節(jié)R1，R2和R3都能改變VCC的變換系數(shù)，只要合理地選擇參數(shù)，電路在較小的輸入電壓Vi作用下，就能給出較大的與Vi成正比的負(fù)載電流。負(fù)載電流iL主要由運(yùn)放提供，信號(hào)源只要提供很小的電流，此時(shí)需要R1的值較大。但該電路要求運(yùn)放給出較高的輸出電壓。討論：由上式可知，調(diào)節(jié)R1，R2和R3都能改變VCC的變換系數(shù)，只104大電流和高電壓輸出當(dāng)需要較大的輸出電流，或較高的輸出電壓時(shí)，普通的運(yùn)放可能很難滿足要求。此時(shí)需要接晶體管組成大電流輸出電壓/電流變換器。大電流和高電壓輸出當(dāng)需要較大的輸出電流，或較高的輸出電壓時(shí)，105大電流和高電壓輸出的VCC電路大電流和高電壓輸出的VCC電路106特點(diǎn)：

由于采用了三極管T來(lái)提高驅(qū)動(dòng)能力，其輸出電流可高達(dá)幾安培，甚至于幾十安培。采用同相輸入方式，具有很高的輸入阻抗，信號(hào)源只要提供很小的電流。當(dāng)負(fù)載ZL的阻抗值較高時(shí)，電路中的運(yùn)放仍然需要輸出較高的電壓。該電路只能用于Vi>0的信號(hào)。特點(diǎn)：

由于采用了三極管T來(lái)提高驅(qū)動(dòng)能力，其輸出電流可107改進(jìn)型大電流和高電壓輸出改進(jìn)型大電流和高電壓輸出108為晶體管T的直流電流增益。選用值較大的晶體管，可有>>1，則

為晶體管T的直流電流增益。選用值較大的晶體管109特點(diǎn)：可以滿足負(fù)載ZL的阻抗值較高時(shí)需要較高輸出電壓的要求，該電路同時(shí)也能給出較大的負(fù)載電流。由于采用同相輸入方式，也具有很高的輸入阻抗。電路應(yīng)選用值較大的晶體管才能得到較高的精度。該電路只能用于Vi>0的信號(hào)。特點(diǎn)：可以滿足負(fù)載ZL的阻抗值較高時(shí)需要較高輸出電壓的要求，110二、負(fù)載接地型電壓/電流變換器二、負(fù)載接地型電壓/電流變換器111第六章信號(hào)線性變換課件112特點(diǎn)只要滿足，該電路便能給出與輸入電壓Vi成正比的電流iL輸出，而且與負(fù)載阻抗無(wú)關(guān)；為了減小R3上的壓降，應(yīng)將R3和RF（關(guān)聯(lián)）取小一些，而為了減小信號(hào)源的損耗，應(yīng)選用較大的R1和R2值；該電路最大的缺點(diǎn)是引入了正反饋，使得電路的穩(wěn)定性降低。特點(diǎn)只要滿足，該電路便能給出與113高性能負(fù)載接地型VCC高性能負(fù)載接地型VCC114電路組成電路中A1為普通運(yùn)放，A2為儀用放大器（如AD620）。電路組成電路中A1為普通運(yùn)放，A2為儀用放大器（如AD620115特點(diǎn)：該電路既可以在負(fù)載接地的情況下得到很高的變換精度，又具有很高的工作穩(wěn)定性。特點(diǎn)：該電路既可以在負(fù)載接地的情況下得到很高的變換精度，又具1166.2.2電流/電壓變換器電流/電壓變換器（CVC）用來(lái)將電流信號(hào)變換為成正比的電壓信號(hào)。6.2.2電流/電壓變換器電流/電壓變換器（117用途：可作為微電流測(cè)量裝置來(lái)測(cè)量漏電流；在使用光敏電阻、光電池等恒電流傳感器的場(chǎng)合，是一個(gè)常見(jiàn)的光檢測(cè)電路；在數(shù)字／模擬轉(zhuǎn)換器中是一種常見(jiàn)的輸出電路形式。用途：可作為微電流測(cè)量裝置來(lái)測(cè)量漏電流；118第六章信號(hào)線性變換課件119特點(diǎn)：變換系數(shù)就是RF值；可用在輸出端直接測(cè)定輸入電流值大?。蝗舯粶y(cè)電流IS很小，為了要有一定的輸出電壓數(shù)值應(yīng)該取較大的RF值，但RF值越大，必然帶來(lái)兩個(gè)問(wèn)題：一是大阻值的電阻精度差；二是輸出電阻大。特點(diǎn)：變換系數(shù)就是RF值；120實(shí)用測(cè)量微弱電流信號(hào)的電流/電壓變換電路實(shí)用測(cè)量微弱電流信號(hào)的電流/電壓變換電路121第六章信號(hào)線性變換課件122電路改進(jìn)采用T型電阻網(wǎng)絡(luò)替代大阻值電阻，這時(shí)RF可采用較小阻值的電阻；在電阻RF的兩端并接一個(gè)小電容可以降低噪聲，該電容本身的漏電流應(yīng)足夠小。電路改進(jìn)采用T型電阻網(wǎng)絡(luò)替代大阻值電阻，這時(shí)RF可采用較小阻123注意事項(xiàng)測(cè)量電流is的下限值受運(yùn)放本身的輸入電流iB所限制，iB值越大，則帶來(lái)的測(cè)量誤差也越大；通常希望iB的數(shù)值應(yīng)比被測(cè)電流is低1～2個(gè)數(shù)量級(jí)以上；一般通用型集成運(yùn)放本身的輸入電流在數(shù)十至數(shù)百nA的量級(jí)，因此只適宜用來(lái)測(cè)量微安級(jí)電流；若需要測(cè)量更微弱的電流，可采用CMOS管運(yùn)放，該運(yùn)放放大器的輸入電流iB可降至皮安級(jí)。注意事項(xiàng)測(cè)量電流is的下限值受運(yùn)放本身的輸入電流iB所限制，1246.3波形變換方波、三角波和正弦波是常見(jiàn)的波形，經(jīng)常需要在它們之間進(jìn)行變換。波形變換的方法很多，只講解集中經(jīng)典的波形變換的方法。6.3波形變換方波、三角波和正弦波是常見(jiàn)的波形，經(jīng)常需要125具體變換三角波變換成正弦波方波變換成正弦波三角波變換成方波正弦波變換成方波方波變換成三角波正弦波變換成三角波具體變換三角波變換成正弦波1266.3.1三角波和方波變換成正弦波對(duì)于周期性的三角波，按傅里葉級(jí)數(shù)展開(kāi)。然后用低通濾波器將三次以上的高次諧波濾掉，就得到了正弦波。6.3.1三角波和方波變換成正弦波對(duì)于周期性的三角波，按傅127傅里葉級(jí)數(shù)傅里葉級(jí)數(shù)128方波變換成正弦波方波變換成正弦波129方法周期性的方波變換成正弦波，也是采用低通濾波器濾掉三次以上的高次諧波；由于方波中的高次諧波的幅值比三角波中的要高，為了得到較好的變換效果，應(yīng)該采用更高階數(shù)的低通濾波器；對(duì)于有較大直流分量的方波，要采用隔直電路（高通濾波）以避免輸出基線偏離零點(diǎn)。方法周期性的方波變換成正弦波，也是采用低通濾波器濾掉三次以上1306.3.2三角波和正弦波變換成方波三角波和正弦波變換成方波只需要采用施密特觸發(fā)器或輸出箝位的過(guò)零比較器即可，按照需要的方波幅值設(shè)計(jì)即可。6.3.2三角波和正弦波變換成方波三角波和正弦波變換成方波1316.3.3方波變換成三角波對(duì)于周期性的方波變換成三角波，可以直接采用積分器，為了準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)變換，應(yīng)使:但RC越大，變換精度越高，但三角波得輸出幅值越小。6.3.3方波變換成三角波對(duì)于周期性的方波變換成三角波，可132實(shí)用方波三角波變換電路實(shí)用方波三角波變換電路133電阻RF是為了提供直流負(fù)反饋而加上去的，沒(méi)有RF會(huì)使電路的輸出基線隨時(shí)間越來(lái)越偏離零點(diǎn)；RF的取值應(yīng)盡量地大。電路說(shuō)明電阻RF是為了提供直流負(fù)反饋而加上去的，沒(méi)有RF會(huì)使電路的輸1346.3.4正弦波變換成三角波

正弦波可以通過(guò)施密特觸發(fā)器或過(guò)零比較器轉(zhuǎn)換為方波，再通過(guò)積分器轉(zhuǎn)化成三角波。6.3.4正弦波變換成三角波

正弦波可以通過(guò)施密特觸發(fā)器1356.4電壓/頻率變換與頻率/電壓變換電壓/頻率變換頻率/電壓變換用集成芯片實(shí)現(xiàn)電壓/頻率和頻率/電壓變換6.4電壓/頻率變換與頻率/電壓變換電壓/頻率變換1366.4.1電壓/頻率變換電壓/頻率變換電路（VFC）應(yīng)用十分廣泛，在不同的應(yīng)用領(lǐng)域有不同的名稱。在無(wú)線電技術(shù)中，它被稱為頻率調(diào)制（FM）；在信號(hào)源電路中，它被稱為壓控振蕩器（OSC）；在信號(hào)處理與變換電路中，它又被稱為電壓/頻率變換電路和準(zhǔn)模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路。6.4.1電壓/頻率變換電壓/頻率變換電路（VFC）應(yīng)用十137電壓/頻率變換電路（VFC）電壓/頻率變換電路（VFC）138工作過(guò)程工作過(guò)程139第六章信號(hào)線性變換課件140