【正文】 15:17 2022年 2月 16日 3時(shí) 17分 運(yùn)算放大器在信號(hào)處理方面的應(yīng)用 ?（ 3）反饋箝位（過零比較器） ?如圖 （ c）所示，該電路的門限電位 Em=0，稱為過零比較器，輸出電壓為 （ 547） 圖 通用運(yùn)算放大器組成的單限比較器 電路與電子技術(shù) （中冊(cè) 常見的單限比較器有如下 4種情況，如圖 。 ?電壓比較器的精確性、穩(wěn)定性及輸出反應(yīng)的快速性是其主要的技術(shù)指標(biāo)。 VT1的接通，避免 A1處于開環(huán)狀態(tài)。 電路與電子技術(shù) （中冊(cè) 模擬電子技術(shù)）（第 2版） 第 5章 運(yùn)算放大器的應(yīng)用 2022/2/16 15:17 2022年 2月 16日 3時(shí) 17分 運(yùn)算放大器在信號(hào)處理方面的應(yīng)用 ?運(yùn)算放大器在采樣保持電路中起輸出緩沖和輸入隔離的作用，所以要特別重視它的輸入偏置電流、帶寬、上升速度及最大輸出電流等指標(biāo)。 ?（ 1）采樣保持電路對(duì)元件的要求 ?模擬開關(guān)主要采用結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管，其開關(guān)速度要快，極間電容、夾斷電壓或開啟電壓、導(dǎo)通電阻和反向漏電流等參數(shù)都要小。基本的采樣保持電路如圖 所示。模擬電子技術(shù)）（第 2版） 第 5章 運(yùn)算放大器的應(yīng)用 2022/2/16 15:17 2022年 2月 16日 3時(shí) 17分 運(yùn)算放大器在信號(hào)處理方面的應(yīng)用 ? 采樣保持電路 ?采樣持電路根據(jù)數(shù)字指令來決定自己的工作方式，通常用邏輯電平 1代表采樣指令，邏輯電平 0代表保持指令。模擬電子技術(shù)）（第 2版） 第 5章 運(yùn)算放大器的應(yīng)用 2022/2/16 15:17 2022年 2月 16日 3時(shí) 17分 運(yùn)算放大器在信號(hào)處理方面的應(yīng)用 圖 帶通濾波器和帶阻濾波器 電路與電子技術(shù) （中冊(cè) ?如果將圖 R1和 C1 互換， R2和 C2互換，即可 變成二階高通濾波器。 圖 高通濾波器理想特性 電路與電子技術(shù) （中冊(cè) 模擬電子技術(shù)）（第 2版） 第 5章 運(yùn)算放大器的應(yīng)用 2022/2/16 15:17 2022年 2月 16日 3時(shí) 17分 運(yùn)算放大器在信號(hào)處理方面的應(yīng)用 ? 2. 高通濾波器 ?與低通濾波器相反，高通濾波器用來通過高頻信號(hào)，抑制或衰減低頻信號(hào)。模擬電子技術(shù)）（第 2版） 第 5章 運(yùn)算放大器的應(yīng)用 2022/2/16 15:17 2022年 2月 16日 3時(shí) 17分 運(yùn)算放大器在信號(hào)處理方面的應(yīng)用 ?當(dāng) Q=1時(shí)，在 ω=ω0的情況下， |A|＝ Auf保持了通頻帶的增益，而高頻段幅度衰減很快，故濾波效果較好。模擬電子技術(shù)）（第 2版） 第 5章 運(yùn)算放大器的應(yīng)用 2022/2/16 15:17 2022年 2月 16日 3時(shí) 17分 運(yùn)算放大器在信號(hào)處理方面的應(yīng)用 ?可解得 ? （ 543） ?式中， Q類似于諧振回路的品質(zhì)因數(shù)， Q越大，ω=ω0時(shí)的｜ A｜值也越大。 ?一階低通濾波器的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單， 缺點(diǎn)是特性偏離理想特性過遠(yuǎn)， 阻帶區(qū)衰減太慢，衰減斜率僅 為 20dB/10倍頻程，也就是說， 在比截止頻率高 10倍的頻率 處，幅度只下降了 20dB。模擬電子技術(shù)）（第 2版） 第 5章 運(yùn)算放大器的應(yīng)用 2022/2/16 15:17 2022年 2月 16日 3時(shí) 17分 運(yùn)算放大器在信號(hào)處理方面的應(yīng)用 ?由于圖 、圖 ，因此，集成運(yùn)算放大器都工作于線性區(qū)。其 理想特性如圖 。 電路與電子技術(shù) （中冊(cè) 包絡(luò)檢波要求輸入信號(hào)幅度大于等于 1V（ PP），而同步檢波只要求輸入信號(hào)幅度大于 50mV。 電路與電子技術(shù) （中冊(cè) ?因?yàn)檫@里要解調(diào)的調(diào)幅波是一般調(diào)幅波，含有載頻成分，所以可用一個(gè)載波選頻放大器加限幅二極管來獲得所需的第二種信號(hào)，即同相的 38MHz方波信號(hào)。模擬電子技術(shù)）（第 2版） 第 5章 運(yùn)算放大器的應(yīng)用 2022/2/16 15:17 2022年 2月 16日 3時(shí) 17分 運(yùn)算放大器在信號(hào)運(yùn)算方面的應(yīng)用 ?（ 4）雙平衡模擬乘法器在電視機(jī)中的應(yīng)用 ?電視機(jī)中利用了多個(gè)雙平衡型模擬乘法器進(jìn)行信號(hào)處理。在變頻過程中，只是改變已調(diào)信號(hào)的載波頻率，而信號(hào)的調(diào)制類型（如調(diào)幅或調(diào)頻等）和調(diào)制參數(shù)（如調(diào)制系數(shù)、調(diào)制頻率等）都不改變。它的作用是將調(diào)頻波變換為原來的調(diào)制信號(hào)。檢波器將高頻信號(hào)變成低頻信號(hào)，這也是一種頻率的變換過程。 ?（ 1）調(diào)幅與檢波 圖 載波、調(diào)制信號(hào)和已調(diào)幅波的波形 電路與電子技術(shù) （中冊(cè) ?解：用乘法器和運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)。模擬電子技術(shù)）（第 2版） 第 5章 運(yùn)算放大器的應(yīng)用 2022/2/16 15:17 2022年 2月 16日 3時(shí) 17分 運(yùn)算放大器在信號(hào)運(yùn)算方面的應(yīng)用 ?（ 3）圖 （ c）所示電路中， ，則 其邏輯功能是求平方平均值。 圖 例 電路與電子技術(shù) （中冊(cè) 5V, uy=177。 圖 CB1595/1495 模擬乘法器引腳圖 電路與電子技術(shù) （中冊(cè) 模擬電子技術(shù)）（第 2版） 第 5章 運(yùn)算放大器的應(yīng)用 2022/2/16 15:17 2022年 2月 16日 3時(shí) 17分 運(yùn)算放大器在信號(hào)運(yùn)算方面的應(yīng)用 ?式（ 536）表現(xiàn)為乘法特性，因?yàn)閺膱D （ 537） （ 538） ? re1和 re2分別為三極管 VT和 VT’發(fā)射極動(dòng)態(tài)電阻 ,且有 （ ie為發(fā)射極電流），于是得到 （ 539） ?如果在 A、 B端加上負(fù)載電阻 RC，則可得到輸出差動(dòng)電壓 ud為 （ 540） 電路與電子技術(shù) （中冊(cè) 若圖中器件滿足匹配要求，在忽略基極電流影響的條件下，可得出如下方程 i3+iy=i6+i4， i4iy=i5+i7 iA=i6+i7， iB=i4+i5 ?由差分電路的性質(zhì)并參照式（ 518），可得 電路與電子技術(shù) （中冊(cè) 模擬電子技術(shù)）（第 2版） 第 5章 運(yùn)算放大器的應(yīng)用 2022/2/16 15:17 2022年 2月 16日 3時(shí) 17分 運(yùn)算放大器在信號(hào)運(yùn)算方面的應(yīng)用 ?當(dāng)輸入電壓 ux和 uy均足夠?。ㄟh(yuǎn)小于 2UT≈50mV）時(shí)，式（ 528）可近似為 （ 529） 式中， ?當(dāng) ux、 uy均不為零時(shí)，才有輸出；而在其他狀態(tài)時(shí)，輸出為零，處于直流平衡狀態(tài)。 電路與電子技術(shù) （中冊(cè) 電路與電子技術(shù) （中冊(cè) 圖 簡(jiǎn)單的乘法運(yùn)算放大器 電路與電子技術(shù) （中冊(cè) ? x和 uy是乘法器的兩個(gè)輸入電 壓， uo是輸出電壓，它們的 關(guān)系是 uo=kuxuy,通常 k取 ()1。 ?解 :圖 對(duì)數(shù)放大器。 電路與電子技術(shù) （中冊(cè) 模擬電子技術(shù)）（第 2版） 第 5章 運(yùn)算放大器的應(yīng)用 2022/2/16 15:17 2022年 2月 16日 3時(shí) 17分 運(yùn)算放大器在信號(hào)運(yùn)算方面的應(yīng)用 ?② 在運(yùn)算之前，必須認(rèn)真調(diào)零，才能充分利用對(duì)數(shù)放大器的工作范圍。模擬電子技術(shù)）（第 2版） 第 5章 運(yùn)算放大器的應(yīng)用 2022/2/16 15:17 2022年 2月 16日 3時(shí) 17分 運(yùn)算放大器在信號(hào)運(yùn)算方面的應(yīng)用 ?在實(shí)際應(yīng)用中，常把三極管的集電極、基極短路，或使其電壓差為零，接成二極管的形式作為反饋支路，可以獲得較大工作范圍，如圖 。 ?利用二極管的電壓和電流之間的非線性伏安特性組成基本對(duì)數(shù)運(yùn)算電路，如圖 。 圖 改進(jìn)型的微分電路 電路與電子技術(shù) （中冊(cè) 模擬電子技術(shù)）（第 2版） 第 5章 運(yùn)算放大器的應(yīng)用 2022/2/16 15:17 2022年 2月 16日 3時(shí) 17分 運(yùn)算放大器在信號(hào)運(yùn)算方面的應(yīng)用 ?解決上述問題的方法除了選用低噪聲的運(yùn)算放大器組成微分運(yùn)算放大器以外，還可采用圖 。 ?①當(dāng)輸入信號(hào)頻率升高時(shí)，信噪比大大下降。模擬電子技術(shù)）（第 2版） 第 5章 運(yùn)算放大器的應(yīng)用 2022/2/16 15:17 2022年 2月 16日 3時(shí) 17分 運(yùn)算放大器在信號(hào)運(yùn)算方面的應(yīng)用 ? 微分運(yùn)算放大器 ?將基本積分運(yùn)算放大器的輸入回路電阻與反饋回路電容的位置相互對(duì)換，就組成了簡(jiǎn)單微分電路，如圖 。模擬電子技術(shù)）（第 2版） 第 5章 運(yùn)算放大器的應(yīng)用 2022/2/16 15:17 2022年 2月 16日 3時(shí) 17分 運(yùn)算放大器在信號(hào)運(yùn)算方面的應(yīng)用 ? 【 例 】 試求圖 uo與 ui之間的關(guān)系式。模擬電子技術(shù)）（第 2版） 第 5章 運(yùn)算放大器的應(yīng)用 2022/2/16 15:17 2022年 2月 16日 3時(shí) 17分 運(yùn)算放大器在信號(hào)運(yùn)算方面的應(yīng)用 ? 【 例 】 根據(jù)圖 ，寫出 ui對(duì) uo的微分方程。模擬電子技術(shù)）（第 2版） 第 5章 運(yùn)算放大器的應(yīng)用 2022/2/16 15:17 2022年 2月 16日 3時(shí) 17分 運(yùn)算放大器在信號(hào)運(yùn)算方面的應(yīng)用 ? 【 例 】 利用運(yùn)算放大器進(jìn)行電路模擬計(jì)算，求解微分方程，試畫出解微分方程 ++ =0的電路模擬結(jié)構(gòu)圖。在它的作用下，電容近似以恒流方式進(jìn)行充電。 利用理想集成運(yùn)算放大器的 兩條結(jié)論，即式（ 47）和 式（ 48），可得 圖 差分式運(yùn)放實(shí)現(xiàn)減法電路 電路與電子技術(shù) （中冊(cè) 模擬電子技術(shù)）（第 2版） 第 5章 運(yùn)算放大器的應(yīng)用 2022/2/16 15:17 2022年 2月 16日 3時(shí) 17分 運(yùn)算放大器在信號(hào)運(yùn)算方面的應(yīng)用 ? 減法運(yùn)算放大器 ? 1. 利用反相信號(hào)求和以實(shí)現(xiàn)減法運(yùn)算 ?電路如圖 。 圖 加法運(yùn)算放大器電路 電路與電子技術(shù) （中冊(cè) 模擬電子技術(shù)）（第 2版） 第 5章 運(yùn)算放大器的應(yīng)用 2022/2/16 15:17 2022年 2月 16日 3時(shí) 17分 第 5章 運(yùn)算放大器的應(yīng)用 ? 運(yùn)算放大器在波形發(fā)生器方面的應(yīng)用 ? 矩形波發(fā)生器 ? 三角形波發(fā)生器 ? 鋸齒波發(fā)生器 ? 正弦波發(fā)生器 ? 運(yùn)算放大器在信號(hào)變換方面的應(yīng)用 ? 電壓 時(shí)間模數(shù)變換器 ? 電壓 頻率變換電路 電路與電子技術(shù) （中冊(cè) 模擬電子技術(shù)）（第 2版） 第 5章 運(yùn)算放大器的應(yīng)用 2022/2/16 15:17 2022年 2月 16日 3時(shí) 17分 第 5章 運(yùn)算放大器的應(yīng)用 ? 運(yùn)算放大器在信號(hào)運(yùn)算方面的應(yīng)用 ? 加法運(yùn)算放大器 ? 減法運(yùn)算放大器 ? 積分運(yùn)算放大器 ? 微分運(yùn)算放大器 ? 對(duì)數(shù)與反對(duì)數(shù)運(yùn)算放大器 ? * 模擬乘法器運(yùn)算放大器 ? 運(yùn)算放大器在信號(hào)處理方面的應(yīng)用 ? 有源濾波器 ? 采樣保持電路 ? 電壓比較器 電路與電子技術(shù) （中冊(cè) ?求和電路的輸出量反映多 個(gè)模擬輸入量相加的結(jié)果。 ?解：由式（ 51）可知， R11=RF／ 4=100／ 4=25kΩ R12=RF／ 5=100／ 5=20kΩ R13=RF／ =100／ =125kΩ RP=R11∥ R12∥ R13∥ RF≈ 電路與電子技術(shù) （中冊(cè) 模擬電子技術(shù)）（第 2版） 第 5章 運(yùn)算放大器的應(yīng)用 2022/2/16 15:17 2022年 2月 16日 3時(shí) 17分 運(yùn)算放大器在信號(hào)運(yùn)算方面的應(yīng)用 ? 2. 利用差動(dòng)式電路以實(shí)現(xiàn)減法運(yùn)算 ?圖 和同相輸入相結(jié)合的放大器。模擬電子技術(shù)）（第 2版） 第 5章 運(yùn)算放大器的應(yīng)用 2022/2/16 15:17 2022年 2月 16日 3時(shí) 17分 運(yùn)算放大器在信號(hào)運(yùn)算方面的應(yīng)用 ?當(dāng)輸入信號(hào)為階躍電壓 U時(shí)，其波形如圖 （ a）所示。 圖 積分運(yùn)算 電路的階躍響應(yīng) 電路與電子技術(shù) （中冊(cè) 圖 電路模擬結(jié)構(gòu)圖 電路與電子技術(shù) （中冊(cè) 由式（ 55），可得 所以 電路與電子技術(shù) （中冊(cè) 模擬電子技術(shù)）（第 2版） 第 5章 運(yùn)算放大器的應(yīng)用 2022/2/16 15:17