機電一體第5章信號處理(編輯修改稿)
2025-06-19 22:48 本頁面
【文章內容簡介】 表示，電源電壓變化引起的漂移用μV／ V表示，老化引起漂移用 μV／月或 μV／年表示。 ? 4．頻率響應 通常的運算放大器頻率響應如圖，其 3dB帶寬在 10Hz左右，單位增益帶寬幾千 Hz。加負反饋后有效增益 A。減小到 式中： A是直流增益， β是反饋系數(shù)。 此時帶寬相應增加到 帶寬增益積是常數(shù) AB。 ? 響應速率是指運算放大器能響應的輸入信號最大變化率。響應速率的量綱為 V/s，平時更常用的是 V/μs，典型值為 量級。 響應速率與運算放大器全功率帶寬有關。全功率帶寬的定義是：加在輸入端正弦波幅度達到輸入電壓極限時，該正弦電壓能達到的最高頻率值。 ? 6. 同相、反相增益差 當放大器以差模方式工作時，同相端增益和反相端增益間的差異會在輸出信號中加入誤差。用下圖說明。同相端增益用 A1表示，反相端增益用 A2表示 : V0=A1V1A2V2 記 Gdm=(A1+A2) Gcm=(A2A1) 式中： Gdm是差模電壓增益， Gcm是我們不需要的共 模增益。 將 Gdm、 Gcm代入整理得 : V0=Gdm(V1V2)/2+Gcm(V1V2)/2 很多應用場合中，共模電壓與信號電壓一樣高，甚至更高。共模抑制比定 義為 共模增益 Gcm的增大會減少共模抑制比。 斬波穩(wěn)零放大器 ? 斬波穩(wěn)零放大器能把輸入信號的高頻分量和低頻分量分開，分別加以放大，最后在輸出端再合成一體。 ? 參看圖，高頻分量經電容耦合至放大器輸出級，低頻分量和漂移信號則用來對斬波振蕩器的輸出做幅度調制，得到一個交流信號，其幅度由原信號中的低頻分量決定。這個經過調制 的信號作為交流放大器 的輸入，經過交流放大 器放大后再解調，爾后 送至輸出級的同相端。 在輸出級，原信號的高 頻分量與低頻分量重新 合成一體。 ? 交流放大器的輸入輸出均采用交流耦合，可用電容或變壓器有效地隔開零點漂移的傳遞，也免除了失調電壓的影響。 ? 這樣，最終效果是減少了漂移。輸出級的輸入失衡等于交流放大器的增益，但這個失衡本身并不引入附加的失調電壓。 ? CMOS斬波穩(wěn)零放大器的出現(xiàn)，相當理想地解決了運算放大器的失調與漂移這兩個問題。 自動調零放大器 ? 自動調零放大器是在斬波穩(wěn)零放大器基礎上發(fā)展起來的。它是專為從直流 10Hz范圍的低頻段使用目的而開發(fā)的。 ? 這種放大器工作時以很高的頻率在圖 a)和圖b)所示的兩種模式間切換。自動調零輸入端提供一個零參考點。 ? 在模式 1狀態(tài)下，放大器 1接成一個單位增益放大器給 C2充電，充至 C2電壓等于噪聲電平和失調電壓。當整個放大器換到模式 2時， C2電壓實際上與輸入信號相串聯(lián)，這樣可抵消噪聲和失調成分。與此同時電容 C1被充電至放大器 2的輸入噪聲和失調電壓?？偟男Ч欠糯笃髌平抵撩磕炅泓c幾微伏。 信號隔離 ? 有些場合中傳感器對地存在一個電位差，譬如在汽車發(fā)動機控制裝置中。這類情形下需要在傳感器和其余電路之間采取電隔離措施。 隔離放大器 ? 參看圖 a)的方塊圖。隔離放大器由輸入級、輸出級以及前向通道和反饋通道里的耦合變壓器組成。輸人、輸出 級的電源也用變壓 器隔離開來。這種 放大器能隔離幾千 伏的電壓，然而它 的頻率響應和增益 比常規(guī)放大器的低 . 變壓器隔離 ? 變壓器隔離可用于頻率為幾十千赫茲的電路。變壓器的設計要確保在整個工作頻段上有線性響應，且相位移最小。 光隔離器 ? 把發(fā)光二極管和光檢測器配合使用可以做成光隔離器件。應使器件工作在線性區(qū)，還要使輸入信號不超出器件特性的極限。 相敏檢波器和鎖相環(huán) ? 相敏檢波器實際上是一個兩位開關，交替地輸出未反相輸人信號和反相輸入信號，如圖所示。 ? 如果 Vi和 Vr都是正弦信號，則 ? 如果把輸出信號 Vo送到一個截止頻率近乎零 Hz的低通濾波器， 僅當 Vi與 Vr頻率相等時，濾波器才會有輸出，且含直流分量 。 ? 另，濾波器輸出信號的大小取決于輸入信號與參考信號的相位關系。 當 ωi為 0176。 或 180176。 時，輸出信號最大；當 ωi為 90176。 或 270176。 時，輸出信號等于零。 由于這個原因，參考信號的移相能力要能保證輸出最大。 鎖相環(huán) ?
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