【正文】 控信號(hào)， ui、 uR是參考電壓。當(dāng) ui超過(guò)正常值時(shí)， 報(bào)警燈亮，試說(shuō)明其 工作原理及二極管 VD和電阻 R3的作用。 圖 例 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 15:18 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 ?解：當(dāng)監(jiān)控信號(hào) ui大于參考電壓 uR時(shí)，輸出端 uo輸出高電位，三極管 VT導(dǎo)通，報(bào)警指示燈亮；若 ui小于uR，則輸出端 uo輸出負(fù)電位，三極管 VT截止，指示燈滅。 ? R3在 uo為高電位時(shí)，起分壓、限流的作用。二極管VD的作用是當(dāng) uo輸出負(fù)電位時(shí)，保護(hù)三極管 VT的基射結(jié)不被反向擊穿。 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 15:18 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 ? 【 例 】 過(guò)零電壓比較電路如圖 。已知運(yùn)算放大器 177。 Uo（ sat） =177。 15V,177。 Uz=177。 7V。 （ 1）畫出電壓傳輸特性 uo=f（ ui）； （ 2）若已知 ui=5sinωtV，畫出 uo的波形； （ 3）若要得到圖 （ b）所示的特性，試問(wèn)電路應(yīng)如何改動(dòng)？畫出相應(yīng)的電路。 圖 例 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 15:18 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 ?解：（ 1）由圖 （ a）所示電路可知，運(yùn)算放大器處于開(kāi)環(huán)狀態(tài)，為非線性應(yīng)用。 當(dāng) uu+時(shí) uo=Uo（ sat） 當(dāng) uu+時(shí) uo=+Uo（ sat） 運(yùn)算放大器同相輸入端 u+=0，而輸出 uo的最大值被穩(wěn)壓管箝位， 177。 Uo=177。 UZ。 當(dāng) ui0時(shí) uo=UZ 當(dāng) ui0時(shí) uo=+UZ 該電路的傳輸特性 uo=f（ ui）曲線如圖 （ a）所示。 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 15:18 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） ui和 uo的波形如圖 （ b）所示。 uo的波形是輸出值為 177。 7V的矩形波。 ?（ 3）若要得到圖 （ b）所示特性，電路應(yīng)如圖（ c）所示。 圖 變化電壓傳輸特性的電路 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 15:18 2022年 2月 16日 3時(shí) 17分 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 ?矩形波（通稱方波）常用于脈沖和數(shù)字系統(tǒng)作為信號(hào)源，基本電路如圖 （ a）所示。 圖 矩形波發(fā)生器 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 15:18 2022年 2月 16日 3時(shí) 17分 運(yùn)算放大器在波形發(fā)生器方面的應(yīng)用 ?波形的占空比，可以通過(guò)改變充、放電時(shí)間常數(shù)的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，如圖 （ c）所示。 圖 矩形波發(fā)生器 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 15:18 2022年 2月 16日 3時(shí) 17分 運(yùn)算放大器在波形發(fā)生器方面的應(yīng)用 ? 三角形波發(fā)生器 ?三角形波發(fā)生器電路如圖 （ a）所示， uo輸出即為三角形波，其波形如圖 （ b）所示。 ?圖中， A1為電壓比較器， A2為積分器。 圖 三角形 波發(fā)生器 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 15:18 2022年 2月 16日 3時(shí) 17分 運(yùn)算放大器在波形發(fā)生器方面的應(yīng)用 ?電路的工作穩(wěn)定后，當(dāng) uo1為 UZ時(shí)，可利用疊加定理求出 A1同相輸入端的電位 ?要使 uo1從 UZ變?yōu)?+UZ，必須在 u+1=u1=0時(shí)發(fā)生這種變化，由式（ 553）可得 ?同理，當(dāng) uo1為 +UZ時(shí)， A1同相輸入端的電位為 （ 553） （ 554） （ 555） 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 15:18 2022年 2月 16日 3時(shí) 17分 運(yùn)算放大器在波形發(fā)生器方面的應(yīng)用 ?要使 uo1從 +UZ變?yōu)?UZ，也必須在 u+1=u1=0時(shí)發(fā)生這種變化。此時(shí)由式（ 555）可得 ?在 uo從 的變化過(guò)程中 ,uo1始終為 UZ，所以在此過(guò)程中，積分器的輸出電壓是一條斜率為 的直線；在 uo從 的變化過(guò)程中，uo1始終為 +UZ，所以在此過(guò)程中，積分器的輸出電壓是一條斜率為 的直線。 （ 556） 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 15:18 2022年 2月 16日 3時(shí) 17分 運(yùn)算放大器在波形發(fā)生器方面的應(yīng)用 ? 鋸齒波發(fā)生器 ?鋸齒波信號(hào)常用在示波器的掃描電路或數(shù)字電壓表中。在三角形波發(fā)生器的電路中，如果有意識(shí)地使用電容 C的充電和放電時(shí)間常數(shù)造成顯著的差別，則電容兩端的電壓波形即是鋸齒波。 ?當(dāng) uo1為 +UZ時(shí)，二極管 VD導(dǎo)通，故積分時(shí)間常數(shù)為 ，遠(yuǎn)小于 uo1為 UZ時(shí)的積分時(shí)間常數(shù) R4CF。 ?由此可見(jiàn)，正、負(fù)向積分的速率相差很大，從而形成鋸齒波電壓，如圖 。 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 15:18 2022年 2月 16日 3時(shí) 17分 運(yùn)算放大器在波形發(fā)生器方面的應(yīng)用 圖 鋸齒波發(fā)生器電路原理圖和波形圖 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 15:18 2022年 2月 16日 3時(shí) 17分 運(yùn)算放大器在波形發(fā)生器方面的應(yīng)用 ? 正弦波發(fā)生器 ? 1. 正弦波發(fā)生器的振蕩條件 ?按自激原理，將運(yùn)算放大器和外部的反饋網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成閉合環(huán)路，并滿足以下條件 ?在運(yùn)算放大器的輸出端就 能得到所需的正弦信號(hào)， 如圖 。 （ 557） 圖 正弦 波發(fā)生器的 組成方框圖 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 15:18 2022年 2月 16日 3時(shí) 17分 運(yùn)算放大器在波形發(fā)生器方面的應(yīng)用 ? 2. 幾種常用的產(chǎn)生正弦波方法的電路原理圖 ?（ 1）文氏電橋式正弦波發(fā)生器 ?文氏電橋式正弦波發(fā)生器 是一種常用的 RC振蕩器， 用于產(chǎn)生低頻正弦信號(hào)， 如圖 。 圖 文氏電橋式正弦波發(fā)生器 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 15:18 2022年 2月 16日 3時(shí) 17分 運(yùn)算放大器在波形發(fā)生器方面的應(yīng)用 ?（ 2）移相式正弦波發(fā)生器 ?簡(jiǎn)單的移相式正弦波發(fā)生器由一級(jí)運(yùn)算放大器和三節(jié) RC移相電路組成，電路如圖。 ?圖中的運(yùn)算放大器接成反相組態(tài)，它有 180o的相移，三節(jié) RC電路再產(chǎn)生 180o的相移，從而滿足了振蕩相位條件。選擇適當(dāng) RF的值，即可產(chǎn)生正弦波振蕩信號(hào)。 圖 移相式正弦波發(fā)生器 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 15:18 2022年 2月 16日 3時(shí) 17分 運(yùn)算放大器在波形發(fā)生器方面的應(yīng)用 ?（ 3） T型選頻網(wǎng)絡(luò)正弦波發(fā)生器 ?在雙 T型選頻網(wǎng)絡(luò)中，當(dāng)信號(hào)頻率等于它的并聯(lián)諧振頻率時(shí)，阻抗變得很大，電壓放大倍數(shù)幾乎為零。利用雙 T型選頻網(wǎng)絡(luò)的這一優(yōu)良選頻特性，將它并接在運(yùn)算放大器的負(fù)反饋回路中，再引入適量的正反饋，就能組成選頻特性十分良好的正弦波發(fā)生器，電路如圖 。 圖 T型選頻網(wǎng)絡(luò)正弦波發(fā)生器 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 15:18 2022年 2月 16日 3時(shí) 17分 運(yùn)算放大器在波形發(fā)生器方面的應(yīng)用 ?（ 4）積分式正弦波發(fā)生器 ? 積分式正弦波發(fā)生器可以輸出兩個(gè)相位相差 90o的正弦波，即一個(gè)正弦信號(hào)，一個(gè)余弦信號(hào)，所以又稱為正交正弦波發(fā)生器。它的基本功能是模擬求解下列形式的二階微分方程，即 ? 這個(gè)方程的解為 uo=Umsin（ ωt+φ），凡是能模擬求解上述二階微分方程的電路都能產(chǎn)生正弦信號(hào)。對(duì)于式（ 558）微分方程，最簡(jiǎn)易的實(shí)現(xiàn)方法是模擬積分法，對(duì)式（ 558）積分兩次得 ，其電路如圖 。 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 15:18 2022年 2月 16日 3時(shí) 17分 運(yùn)算放大器在波形發(fā)生器方面的應(yīng)用 圖 積分式正弦波發(fā)生器電路 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 15:18 2022年 2月 16日 3時(shí) 17分 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 ?單斜坡模數(shù)變換器的基本原理是：對(duì)于一個(gè)隨時(shí)間線性增長(zhǎng)的電壓來(lái)說(shuō)，一定的電壓變化對(duì)應(yīng)著一定的時(shí)間間隔，而在這個(gè)時(shí)間間隔內(nèi)能容納的時(shí)鐘脈沖數(shù)也是一定的。 ?它主要由斜坡電壓發(fā)生器、比較器及相應(yīng)的數(shù)字電路組成，其電路原理圖如圖 （ a）所示。 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 15:18 2022年 2月 16日 3時(shí) 17分 運(yùn)算放大器在信號(hào)變換方面的應(yīng)用 圖 單斜坡模數(shù)變換器 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 15:18 2022年 2月 16日 3時(shí) 17分 運(yùn)算放大器在信號(hào)變換方面的應(yīng)用 ?積分器 A2在 Ej的作用下，由零積到 ui所需的時(shí)間 T為 ?若時(shí)鐘脈沖頻率為 fi，則計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù) N可表示為 N=Tfi=bfiui （ 560） ?由此可見(jiàn)，由于時(shí)間間隔 T正比于輸入電壓 ui，所以在此時(shí)間間隔內(nèi)，計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù) N正比于 ui的數(shù)字量。 ?圖 ，其最大值不能超過(guò)積分運(yùn)算放大器的額定輸出電壓。 （ 559） 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 15:18 2022年 2月 16日 3時(shí) 17分 運(yùn)算放大器在信號(hào)變換方面的應(yīng)用 ? 電壓 頻率變換電路 ?電壓 頻率變換電路簡(jiǎn)稱為壓 頻變換電路，它的輸出信號(hào)頻率 fo與輸入電壓 ui成正比，所以在調(diào)頻、鎖相和模數(shù)（ A/D）變換等許多技術(shù)領(lǐng)域，得到了非常廣泛的應(yīng)用。 ? 1. 壓控振蕩器 ?現(xiàn)以積分式壓控正弦波振蕩器為例來(lái)描述其原理。 ?（ 1）壓控振蕩器的工作原理 ?它由積分器 A遲滯比較器 A2和模擬開(kāi)關(guān) S等組成，如圖 。 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 15:18 2022年 2月 16日 3時(shí) 17分 運(yùn)算放大器在信號(hào)變換方面的應(yīng)用 圖 壓控振蕩器 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 15:18 2022年 2月 16日 3時(shí) 17分 運(yùn)算放大器在信號(hào)變換方面的應(yīng)用 ?對(duì)于積分器 A1來(lái)說(shuō)，由圖 （ a）可得 ?設(shè) U1=U2=U，當(dāng) S換接時(shí)， ui的電壓變化為 2U，由此可得 ?當(dāng) Δt=t2t1時(shí) ,uo1從 線性增大到 時(shí)，