资源描述
,第二级,第三级,第四级,第五级,*,一,.,一阶,RC,有源滤波器,二,.,二阶,RC,有源滤波器,2.,正馈型有限增益放大器的有源二阶低通滤波电路,3.,无限增益放大器的多环负馈型二阶带通滤波电路,4.,二阶带阻滤波器,.,全通和带通相加器组成的带阻滤波器,三,.,一阶全通（移相）滤波器,四,.,基于双积分环的二阶有源滤波器（状态变量滤波器）,RC,有源滤波器小结,.,双,T,网络组成的带阻滤波器,1.,二阶,RC,滤波器的组成结构,一,.,由,LC,谐振回路构成的带通和带阻滤波器,2.4.6,模拟电感实现的滤波电路,其中,可见，第一个电路具有带通特性。,其中,可见，该电路具有带阻特性。,取,摸拟无耗等效电感,二,.,模拟电感。,1.,无耗接地电感,由模拟电感构成的带通滤波器,其中,可见，该电路等效一有耗电感。,1.,有耗接地电感。,由模拟电感构成的带阻滤波器,选择,即可实现由模拟电感构成的二阶带阻滤波器,在 处,第,3,章 电压比较器,、,驰张振荡器 及模拟开关,3.1,电压比较器,3.2,驰张振荡器,3.3,模拟开关,电压比较器的功能是,对两个输入电压的大小进行比较，并根据比较结果输出高、低两个电平。,3.1,电压比较器,电压,比较器有专用的集成芯片可供使用，也可用集成运放组成，这里只讨论后者。,由于比较器输出只有两个状态，因此，,用作比较器的运放将,工作在开环或正反馈的非线性状态。,比较器,在信号变换,、检测,和波形产生电路中有广泛应用。,此外由于高电平相当于逻辑“,1”,，低电平相当逻辑“,0”,，所以比较器可作为摸拟与数字电路之间的接口电路,。,电压比较器的基本特性,1.,输出,高电平,(,U,oH,),和低电平,(,U,oL,),用运放构成的比较器，其输出的高电平,U,oH,和低电平,U,oL,可分别接近于正电源电压,(,U,CC,),和负电源电压,(-,U,CC,),。,电压比较器的电路符号, 理想的电压比较器，在高、低电平转换的门限,U,T,处具有阶跃的传输特性。,实际运放的,A,ud,不为无穷大。在,U,T,附近存在着一个比较的不灵敏区。在该区域内输出既非,U,oH,，也非,U,oL,，故无法对输入电平大小进行判别。,2.,鉴别灵敏度,这就要求运放：,显然，,A,ud,越大，则这个不灵敏区就越小，称比较器的鉴别灵敏度越高。,转换时间,3.,转换速度,作为比较器的另一个重要特性就是转换速度，即比较器输出状态发生转换所需要的时间。,通常要求转换时间尽可能短，以便实现高速比较。为此可对比较器施加正反馈，以提高转换速度。,非线性应用的条件：,运放开环或施加正反馈。,理想集成运放非线性应用时的特点,非线性应用特点：,此时，两输入端“虚短路”的概念不再适用。,一,.,反相电压比较器 电路如图所示， 输入信号,u,i,加在反相端，参考电压,u,r,加在同相端。,3.3.1,简单电压比较器,u,i,u,r,，,u,o,=U,OL,其传输特性,u,o,=,f (,u,i,),当该电路的参考电压为零时，则为反相过零比较器。,0,2.,同相电压比较器,u,i,u,r,，,u,o,=U,OH,其传输特性,u,o,=,f (,u,i,),当参考电压为零时，则为同相过零比较器。, 电路如图所示， 输入,信号,u,i,加在同相端，参考,电压,u,r,加在反相端。,0,例,1.,若,u,i,=5sint V,u,r,=2V,U,CC,=12V,。,试画出反相和同相比较器的输出波形。,反相比较器,同相比较器,例,2.,将不规则的输入波,形整形成规则的矩形波。,例,3.,若,u,r,为三角波，而,u,i,为缓变信号，实现脉宽调制。,反相比较器,反相过零比较器,简单比较器应用中存在的问题,.,输出电压转换时间受运放的限制，使高频脉冲的边缘不够陡峭；,.,抗干扰能力差。在比较门限处，输出将产生多次跳变。,3.3.2.,迟滞比较器,双稳态触发器,为了解决以上两个问题，在比较器中引入,正反馈,，构成所谓“迟滞比较器”。,这种比较器具有很强的抗干扰能力，同时由于正反馈加速了状态转换，从而改善了输出波形的边缘。,一,.,反相迟滞比较器,反相迟滞比较器电路如图所示。,R,1,和,R,2,将输出电压,u,o,反馈到运放的同相端，构成正反馈。为简单计，,R,1,端所接的参考电平为地电位。,下面来分析该电路的传输特性,当输出一旦变为低电平，则同相端也同时跳变为,当,u,i,很负使,u,以后，,u,o,将维持在低电平。,反之，,u,i,由大逐渐变小时，由于同相端电位变为,因而,u,i,必须小到 时，输出才由低电平跳变为高电平。此时的输入电压称为,下门限电压,，记为,U,TL,。,U,TL,=,对应的传输特性曲线如图所示。,电压的传输特性,由于其传输特性很像磁性材料的磁滞回线，所以称之为迟滞比较器或滞回比较器。,迟滞比较器的上、下门限电,压之差称之为,回差,，用,U,表示，即,回差,U,的大小，将决定比较器的抗干扰能力，,U,越大，则抗干扰能力越强。但同时使比较器的鉴别灵敏度降低。因为输入电压,u,i,的峰峰值必须大于回差，否则，输出电平不可能转换。,例,4.,若,u,i,=5sint V,，,R,1,=10k,，,R,2,=50k,，,U,CC,=12V,。,试画出反相,迟滞,比较器的输出波形。,解,有干扰下的迟,滞比较器输出波形,二,.,同相迟滞比较器,电路如图所示，当,u,i,很负,使,u,+,u,=0,时，,u,o,为低电平,U,oL,。,此时，同相端电位,u,+,为,当,u,i,由负增大到使,U,+,=0,时，输出将由低电平跳变为高电平。此时的,u,i,即为,上门限电压,U,TH,。,输出一旦变为高电平，则同相端也同时跳变为,U,TH,=0,由上式解得,反之，,u,i,由正减小到使 时，输出将由高电平跳变为低电平。此时的,u,i,即为,下门限电压,U,TL,。,对应的传输特性如图所示。,U,TL,=0,由上式解得,作业：,p95,3-1,，,3-2,，,3-3,若,u,i,=6sint v,，,u,r,=5v,，,R,1,=20k,，,R,2,=50k,，,U,CC,=12V,。,试画出传输特性，并画出输出电压波形。,一,.,简单电压比较器,二,.,迟滞比较器,双稳态触发器,振荡器（又称波形产生器）是一种没有输入信号，在加电之后能自动产生一定形状,、一定幅度和一定频率波形的,电路,。根据产生波形的形状不同，,振荡器可分为,后者主要产生方波,、三角波和锯齿波等非正弦波。张弛振荡电路的类型非常多，本节只讨论用集成运放构成的张弛振荡电路。,75,张弛振荡器,一,.,方波振荡器,方波振荡器是由运放构成反相迟滞比较器，再加一条,RC,充放电支路构成，如图示。其上、下门限分别为：,1.,振荡器原理,加电后若,u,o,=,U,oH,，,U,oH,通过,R,向,C,充电，,u,i,增大,，,达到,U,TH,时，,u,o,跳变为低电平。,u,o,=,U,oL,后，,C,反向充电，,u,i,减小,，,降到,U,TL,时，,u,o,又跳变为高电平,此后重复以上过程，周而复始产生振荡。,+,+,振荡器电路中电容器端和输出的电压波形,下面来计算振荡频率,f,0, 首先计算周期,T,。,T=T,1,+T,2,，,T,1,=T,2,，,T=2T,1,。根据三要素法：,则振,荡频率,其中,可见，只,要调节电位器动臂的位置，使充、放电时常数不等，则占空比可调。但振荡周期（频率）保持不变。,为了表征方波高、低电平的对称性，引入参数占空比,D,，,D,定义为高电平时间,T,1,与周期,T,的比值，即,显然，上述电路由于,T,1,=T,2,，,T=2T,1,，,所以,D=0.5,如果要求占空比可调,:,如动臂向上移动时：,T,1,T,2,，,D0.5,二,.,三,角波,-,方波振荡器,电路组成原理,反相比较器构成的电路,u,i,2.,同相比较器电路构成的电路,3.,振荡频率,f,0,在,T,2,时间内，,u,C,的变化量,三,.,锯齿波产生器,图,760,占空比可调的弛张振荡器,四,.,压控张弛振荡器,放大器,为保证振荡的相位关系，,u,o1,=,U,oH,时，,A,u,=,1,， 而,u,o1,=,U,oL,时，,A,u,=+1,。,u,o1,输出的调频方波波形,控制信号,u,S,的波形,E,Q,U,S,76,模拟开关,模拟开关是电子系统中常用的基本单元电路，用来控制信号的通断。,一个理想的模拟开关，应接通时相当于短路，关断时相当于开路，工作速度要快，各开关间的隔离度要好。模拟开关可由双极型晶体管构成，也可以用,MOS,场效应管构成,CMOS,模拟开关具有电路简单、功耗小、导通电阻小、关断电阻大等优点，因而得到广泛应用。,一,. CMOS,传输门,二,. CMOS,模拟开关电路,CC4046,四双向模拟开关,1.,增益控制,三,. MOS,模拟开关的应用举例,2.,脉冲调制电路,3.,模拟开关用于多路信号数据采集,77,集成运算放大器选择指南,本章已经介绍了集成运算放大器在线性和非线性方面的应用。为便于说明电路的工作原理和电路性能指标的计算，分析中我们都假设运放具有理想的特性。但这并不意味着在实际中可以不加选择地随便拿一个运放即可使用，而不去关心运放的具体性能指标。,实际上，器件的许多非理想因素会影响电路的性能，所以，我们必须根据电路和信号的需要来精心地选择器件的型号。,有关运放非理想特性带来运算误差的定量分析，请读者参考本书附录,C,，,在此仅介绍一般的选择原则。,(1).,如果没有特殊要求，选用通用型运算放大器,(,如,LM741,、,LM324,等,),。,(2).,如系统要求精密，温漂小，噪声干扰低，则选择高精度、低漂移、低噪声的集成运放。,(3).,如系统要求运放输入阻抗高，输入偏流小，则选择高输入阻抗运算放大器。,(4).,若系统对功耗有严格要求，则选择低功耗运放。,(5).,若系统工作频率高，则选择宽带、高速集成运放或比较器。,例,1.,三个运算放大器分别构成三个电路，如图所示，表,72,给出了三个运算放大器的主要参数，请针对三个电路分别选择合适的器件型号。,表,72,三个运算放大器的主要参数,F3140,F318,F007,例,2.,电压比较器,LM311,构成的整形电路如图示。,LM311,电平转换时间为,200ns,。,若分别输入频率为,f,i1,=1kHz,，,f,i2,=1MHz,，,f,i3,=5MHz,的正弦信号，试问输出波形将有何变化。,f,i3,=5MHz,f,i1,=1kHz,f,i2,=1MHz,解,作业：,p243,7-21,，,7-22,，,7-23,，,7-24,。,
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