機(jī)械電子第八章信號(hào)處理(編輯修改稿)
2025-03-02 13:36 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ， Us為負(fù) ( ) ( )i 1 1 r e f 2 s 1 2U R U R U R R= + +( ) ( )i 2 1 r e f 2 1 2sU R U R U R R= +Ur e f+_UiUoR1R2+ Uc c Uc cUoUi( Us+ Ur e f) / 2 Us+ UsO( Ur e f Us) / 2a) 電路圖 b) 輸入輸出特性21 簡(jiǎn)介 ? 利用施密特觸發(fā)器狀態(tài)轉(zhuǎn)換過(guò)程中的正反饋?zhàn)饔?，可以把邊沿變化緩慢的周期性信?hào)變換為邊沿很陡的矩形脈沖信號(hào)。輸入的信號(hào)只要幅度大于 vt+，即可在施密特觸發(fā)器的輸出端得到同等頻率的矩形脈沖信號(hào)。 ? 從 傳感器 得到的矩形脈沖經(jīng)傳輸后往往發(fā)生波形畸變，可以通過(guò)用施密特反相觸發(fā)器整形而得到比較理想的矩形脈沖波形。只要施密特觸發(fā)器的vt+和 vt設(shè)置得合適，均能收到滿意的整形效果。 22 實(shí)用運(yùn)算放大器 ? 實(shí)際使用中，運(yùn)算放大器會(huì)有誤差。誤差的起因有： ?輸入失調(diào)電壓和偏置電流的變化； ?增益隨時(shí)間發(fā)生變化； ?帶寬和轉(zhuǎn)換速率（響應(yīng)速度）的限制等等。 ? 使用斬波穩(wěn)零放大器和自動(dòng)調(diào)零放大器等低漂移、高穩(wěn)定性的器件能夠減少上述影響。但是要保持系統(tǒng)長(zhǎng)期穩(wěn)定可靠地工作，定期檢查和重新校準(zhǔn)仍然是必要的。 23 放大器的性能指標(biāo) ? 輸入失調(diào)電壓 ? 輸入偏置電流 ? 漂移 ? 頻率響應(yīng) ? 上升速率 ? 同相、反相增益差 24 放大器的性能指標(biāo) ? 輸入失調(diào)電壓 ?如果運(yùn)算放大器內(nèi)部電路不是理想對(duì)稱的，那么即使兩個(gè)輸入端連接起來(lái)共同接地，輸出電壓也不為零。 ?負(fù)反饋可以減少失調(diào)電壓，但要消除失調(diào)只能采用外部補(bǔ)償電路。為了確保輸出電壓為零，必須在兩個(gè)輸入端分別加上微小的電壓，這兩個(gè)電壓之差就稱為輸入失調(diào)電壓。 ? 輸入偏置電流 ?輸入偏置電流是對(duì)于雙極型晶體管輸入級(jí)而言的。輸入偏置電流的存在使外部偏置電阻上產(chǎn)生偏置電壓，這兩個(gè)偏置電壓又成為輸入失調(diào)電壓。 25 輸入偏置電流 ? 欲減少輸入偏置電流的影響，可以在同相輸入端接一只偏置電阻，這可使兩個(gè)偏置電壓相等。 ? 電阻值 + Rb i a s R1R2+ Uc c Uc cUoUi12i a s 2b 1R R RR R26 漂移 ? 漂移是所有直流耦合放大器都存在的問題。 ? 輸出電壓漂移主要是由一些長(zhǎng)期因素所致，譬如元件老化，電源電壓變化等。 ? 要把輸出電壓漂移和輸入信號(hào)緩慢變化引起的輸出信號(hào)變化區(qū)分開是不可能的。 ? 溫度引起的漂移用 μV/℃ 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。 27 頻率響應(yīng) ? 通常的運(yùn)算放大器頻率響應(yīng)如圖所示，其 3dB帶寬在 10Hz左右，單位增益帶寬在幾千赫。 ? 加負(fù)反饋后有效增益 Aeff減小到 Aeff=A/(1+Aβ) ?式中， A為運(yùn)算放大器直流增益； β為反饋系數(shù)。 ? 此時(shí)帶寬相應(yīng)增加到 Beff=B/(1+Aβ) ?帶寬增益積是常數(shù) Aβ 1 0 0 8 0 6 0 4 0 2 0 01 00頻 率增 益1 011 021 031 041 051 061 07運(yùn)算放大器的頻率響應(yīng)28 上升速率 ? 響應(yīng)速度是指運(yùn)算放大器能響應(yīng)的輸入信號(hào)最大變化率。 ? 響應(yīng)速度的量綱為 V/s，平時(shí)更常用的是 V/μs，典型值為 。 ? 響應(yīng)速度與運(yùn)算放大器全功率帶寬有關(guān)。全功率帶寬的定義是：加在輸入端的正弦波幅度達(dá)到輸入電壓極限時(shí)，該正弦電壓能達(dá)到的最高頻率值。 29 同相、反相增益差 ? 當(dāng)放大器以差模方式工作時(shí)，同相端增益和反向端增益之間的差異會(huì)在輸出信號(hào)中加入誤差。 ?記 Gdm=A1+A2 Gcm=A2A1 ?式中， Gdm是差模電壓增益， Gcm是不需要的共模增益。 ?共模抑制比定義為 CMRR= Gdm/ Gcm 0 dm 1 2 c m 1 2( ) / 2 ( ) / 2u G u u G u u0 1 1 2 2u A u A u+ Uc c Uc c +U2U1UoA1A230 斬波穩(wěn)零放大器 ? 斬波穩(wěn)零放大器能把輸入信號(hào)的高頻分量和低頻分量分開，然后分別加以放大，最后在輸出端再合成一體。 ? 高頻分量經(jīng)電容耦合至放大器輸出級(jí)，低頻分量和漂移信號(hào)則用來(lái)對(duì)斬波振蕩器的輸出作幅度調(diào)制，結(jié)果得到一個(gè)交流信號(hào)，其幅度由原信號(hào)中的低頻分量決定。 +RCUiUo低 通濾 波 器調(diào) 制 +時(shí) 鐘解 調(diào)低 通濾 波 器31 自動(dòng)調(diào)零放大器 ? 自動(dòng)調(diào)零放大器是在斬波穩(wěn)零放大器基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。它是專為從直流到 10
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