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模拟电子技术基础第6章.ppt

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文档介绍

文档介绍:   基本运算电路
比例运算电路
输出电压与输入电压之间存在比例关系,即电路可实现比例运算。 比例运算有三种:
反相输入、同相输入、差分输入比例电路。
模信号,故允许uS1、uS2的共模电压范围较大,且输入阻抗较低。在电路中,为减小温漂提高运算精度,同相端须加接平衡电阻。
(2)利用差分式电路以实现减法运算
图所示是用来实现两个电压uS1、uS2相减的电路,从电路结构上来看,它是反相输入和同相输入相结合的放大电路。
在志向运放的状况下,有uP=uN,就是说电路中存在虚短现象,同时运放两输入端存在共模电压。伴随uI=0,也有iI=0,由此可得下列方程式:

留意uN=uP,由上二式可解得
在上式中,假如选取电阻值满足Rf/R1=R3/R2的关系,输出电压可简化为
即输出电压uO与两输入电压之差(uS2-uS1)成比例,。当Rf=R1时,uO=uS2-uS1。应当留意的是,由于电路存在共模电压,应当选用共模抑制比较高的集成运放,才能保证确定的运算精度。差分式放大电路除了可作为减法运算单元外,也可用于自动检测仪器中。性能更好的差分式放大电路可用多只集成运放来实现。
积分与微分电路
1.积分电路(integrator)
积分电路如图所示。
积分电路
1.积分电路(integrator)
uI=0,iI=0,因此有i1=i2=i,电容C就以电流i=uS/R进行充电。假设电容器C初始电压为零,则

上式表明,输出电压uO为输入uS对时间的积分,负号表示它们在相位上是相反的。
积分电路的输入输出波形
a. 当输入信号uS为图a所示的阶跃电压时,在它的作用下,电容将以近似恒流方式进行充电,输出电压uO与时间t成近似线性关系,如图b所示,因此

式中=RC为积分时间常数。
(a)输入波形 (b)输出波形
由图b可知,当t=时,-uO=US。当t>时,uO增大,直到-uO=+Uom,即运放输出电压的最大值Uom受直流电源电压的限制,致使运放进入饱和状态,uO保持不变,而停止积分。
(a)输入波形 (b)输出波形
b.   当输入信号为正弦波时
uI=Umsint
u0=-
即u0的相位比u2领先(超前)900
此时积分电路起移相的作用。
当作积分运算时,由于集成运放输入失调电压、输入偏置电流和失调电流的影响,常常出现积分误差。例如,当uS=0时,uO≠0且作缓慢变更,形成输出误差电压。针对这种状况,可选用UIO、IIB、IIO较小和低漂移的运放,并在同相输入端接入可调平衡电阻;或选用输入级为FET组成的BiFET运放。
积分电容器C存在的漏电流也是产生积分误差的来源之一,选用泄漏电阻大的电容器,如薄膜电容、聚苯乙烯电容器等可削减这种误差。
2.微分电路
将积分电路中的电阻和电容元件对换位置,并选取比较小的时间常数RC,便得图所示的微分电路。
微分电路
2.微分电路
uI=0和iI=0,i1=i2=i。
设t=0时,电容器C的初始电压uC=0,当信号电压uS接入后,便有
从而得
上式表明,输出电压正比于输入电压对时间的微商。
当输入电压uS为阶跃信号时,考虑到信号源总存在内阻,在t=0时,输出电压仍为一个有限值,随着电容器C的充电。输出电压uO将渐渐地衰减,最终趋近于零,如图所示。
微分电路电压的波形
(a)输入 (b)输出
假如输入信号是正弦函数uS=sinωt,则输出信号uO=-RCωcosωt。这个式子表明,微分电路可以将正弦波移相900 ,同时uO的输出幅度将随频率的增加线性地增加。因此,微分电路对高频噪声特殊敏感,以致输出噪声可能完全沉没微分信号,所以在实际应用中,一般接受改进型电路。
微分电路的应用是很广泛的,在线性系统中,除了可作微分运算外,在脉冲数字电路中,常用来做波形变换,例如将矩形波变换为尖顶脉冲波。
有源滤波器
滤波电路的作用和分类
1. 作用: 是从输入信号在中选出有用的频率信号使其顺当通过,而对无信号或干扰信号加以抑制,起衰减作用。(即被滤掉)
2. 分类:
无源滤波器: 由无源元件R,L,C组成。
有源滤波器:
接受有源器件集成运放和R,L,C组成。
有源滤波电路的分类
对于幅频响应,通常把能够通过的信号频率范围定义为通带,