【正文】 定R1A，其它電阻計(jì)算如下： ， 兩式相除得，且解得減法兩個(gè)基于VD/2的信號(hào)輸入，分別為UiA、UiB，要求輸出基于VD/2，實(shí)現(xiàn)RLUAUoRVD電路如圖733所示。分析如下：圖733 減法R2靜態(tài)分析，當(dāng)輸入信號(hào)均為0時(shí)：R2R1UiBUiAR1. 交流耦合型交流耦合反相加法器圖7220是一個(gè)典型的阻容耦合反相放大器，設(shè)計(jì)和使用都很容易。它可以對一個(gè)含直流量或者不含直流量的交變信號(hào)實(shí)施有效的放大或者衰減。RLUAUoUiR1R2VDC1R4R3R3C1圖7220 阻容耦合反相放大電路圖7221給出的是一個(gè)阻容耦合式10倍增益的反相放大器。設(shè)計(jì)中采用了簡單估算方法。運(yùn)放同相端形成偽地的兩個(gè)分壓電阻選擇了整數(shù)20kΩ，而不是精確計(jì)算的值——10kΩ和100kΩ并聯(lián)值的2倍。為了降低下限截止頻率，適當(dāng)選擇C1和R3都比較大。仿真實(shí)驗(yàn)中輸入了220mV，5000Hz的正弦信號(hào)。從結(jié)果看，增益大約為10倍，反相輸出. 濾波器. 低通有源濾波器1) 提升式輸入信號(hào)為基于0V的具有正負(fù)電壓的信號(hào)，要求輸出基于VD/2，具有設(shè)定的交變信號(hào)增益。本節(jié)介紹一階反相、一階同相、二階SallenKey、二階MFB型低通濾波器。一階反相低通濾波器電路如圖741所示。VDR2R1R3R4UiUoUARL圖741 單電源提升式反相一階低通電路C首先確定R4和C，以保證低通截止頻率滿足下式：其后根據(jù)G=R4/R3確定R3。至此，UA的靜態(tài)電位應(yīng)該滿足下式：在不要求兩個(gè)輸入端外部電阻平衡的情況下，只要R1和R2分壓滿足UA即可。如果需要阻抗平衡，可采用與圖729電路相同的方法。一階同相低通濾波器電路如圖742所示。增益分析方法和電阻選擇與72節(jié)相同。本小節(jié)僅需注意： (714)VDR2R1R3R4UiUoRL圖742 單電源提升式同相一階低通電路C二階提升式SallenKey濾波器有兩種SK濾波器：圖743（a）是簡化SK濾波器，（b）是精確SK濾波器。關(guān)于精確SK濾波器，僅需注意兩個(gè)電阻R1A/R1B合并形成了R1即可，其余選擇電阻電容的方法與雙電源電路完全相同。因此，本小節(jié)不對（b）圖進(jìn)一步介紹。粗略一看，(a)圖更加復(fù)雜一些，稱之為簡化型實(shí)在是不合適。其實(shí)不然，這個(gè)電路簡單之處在于只有一個(gè)待選的電容C，整個(gè)電路的計(jì)算都不需要查表——精確的SK濾波器需要查找濾波器系數(shù)表，然后根據(jù)復(fù)雜的公式計(jì)算各個(gè)電阻、電容值。本電路的Q值和增益是相互影響的，常用到以下公式：要確保R1A//R1B=R2，且一般選擇R1A=R1B，則 (715) (716)這個(gè)電路與雙電源電路的主要區(qū)別在于增加了靜態(tài)工作點(diǎn)的設(shè)置。首先，通過R2加載到運(yùn)放的正輸入端。其次，運(yùn)放的輸出靜態(tài)電壓通過反饋電阻R4在R3分壓，作用到運(yùn)放的負(fù)輸入端。兩者必須平衡。當(dāng)兩個(gè)R3相等時(shí)，當(dāng)兩個(gè)R3不相等時(shí)。在動(dòng)態(tài)分析中，兩個(gè)R1被視為并聯(lián)，兩個(gè)R3也被視為并聯(lián)。因此，其次再被運(yùn)放放大（1+R/）倍?？偟男盘?hào)增益將是VDR2R3R4UiUoRL圖743 交變信號(hào)進(jìn)入單電源SK濾波器R3CR1BR1ACVDR2R3R4UiUoRLC1R1BR1AC2VDVD(a) 簡化SK(b) 精確SK一個(gè)實(shí)際設(shè)計(jì)電路如圖744所示。其中決定截止頻率的電阻是R1，R2和R5的并聯(lián)，兩個(gè)電容選擇相等。因此，截止頻率應(yīng)為：Hz總信號(hào)增益為，而局部信號(hào)增益為，品質(zhì)因數(shù)為，說明此為一個(gè)切比雪夫型濾波器，具有90176。相移以及1倍的增益。圖744一個(gè)簡化單電源SK濾波器仿真電路仿真結(jié)果如圖745所示。從圖中可以看出，幅頻特性具有一個(gè)較為明顯的隆起，這是切比雪夫?yàn)V波器的典型特征。，相移90176。而增益約為1。這與前述的理論分析是一致的。在仿真電路中，分別輸入20Hz信號(hào)和2000Hz信號(hào)，得到兩個(gè)輸出波形如圖746所示。從中可以看出，理論上20Hz輸入不會(huì)引起相移，也不會(huì)出現(xiàn)濾波效果，事實(shí)也確實(shí)如此。理論上2000Hz輸入時(shí)，出現(xiàn)115176。相移。仿真結(jié)果也近似表達(dá)了這個(gè)結(jié)論。圖745仿真電路的頻率特性分析結(jié)果圖746 仿真電路的示波器輸出，左圖為20Hz輸入，右圖為2000Hz輸入二階提升式MFB濾波器單電源MFB濾波器與雙電源電路區(qū)別很小，原本在雙電源電路中需要接地的運(yùn)放正輸入端，改為接一個(gè)設(shè)定基準(zhǔn)電壓VREF即可。注意。按照雙電源MFB濾波器設(shè)計(jì)，確定電阻電容后，利用左邊電路之一產(chǎn)生VREFVDR2R3UiUoRLR1C2(a) 基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路VDVDVREFVREFVREFC1(b) 主電路圖747 交變信號(hào)進(jìn)入單電源MFB濾波器RARBRCRDRE產(chǎn)生基準(zhǔn)電壓的方法中，左邊電路只有兩個(gè)電阻，分壓得到計(jì)算好的VREF非常容易，而且這兩個(gè)電阻可以較大。但是這種方法引入了電源噪聲。右邊電路先用一個(gè)RC和穩(wěn)壓管得到一個(gè)較小的穩(wěn)壓值，讓穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值正好等于計(jì)算好的VREF，可能性很小。因此，采用RD和RE進(jìn)一步分壓得到VREF。在設(shè)計(jì)這個(gè)電路時(shí)，RD和RE可以選擇較大電阻。這個(gè)電路復(fù)雜，但避免了電源噪聲。2) 同電位本節(jié)介紹輸入信號(hào)和輸出信號(hào)均基于VD/2的低通濾波電路。如果假設(shè)單電源電壓為5V，。所謂的反相，是指在遠(yuǎn)低于截止頻率處時(shí)，輸入交變信號(hào)和輸出交變信號(hào)反相。一階同電位反相低通濾波器VDR2R1R3R4UiUoUARL圖748 一階同電位反相低通濾波器VD/2C如圖748。所有電阻設(shè)計(jì)，請參照本章圖7212所述內(nèi)容。R1=R2，靜態(tài)時(shí)，RR4上沒有電流。合理選擇RR4，使得電路交變增益滿足要求。注意截止頻率為：因此，選擇R4時(shí)，需要先選擇電容C，再確定R4以滿足截止頻率要求。一階同電位同相低通濾波器在同電位同相放大電路基礎(chǔ)上，增加一個(gè)電容C，如圖749。VDR1R3R4UiUoUARL圖749 一階同電位同相低通濾波器R2C二階同電位SallenKey濾波器簡化SK濾波器如圖7410（a）所示。RC決定截止頻率，R4/R3決定增益G和品質(zhì)因數(shù)Q。通過兩個(gè)電阻2R3串聯(lián)分壓，而對交變信號(hào)，兩個(gè)2R3并聯(lián)形成一個(gè)R3。本電路與圖743唯一區(qū)別是取消了對運(yùn)放正輸入端提供偏置的電阻R1B，其它分析方法與圖743所述類似。精確SK電路與雙電源電路完全相同，在此不贅述。VDR2R3R4UiUoRL圖7410 同電位單電源SK濾波器2R3CRCVDR2R4UiUoRLC1R1C2VD(a) 簡化SK(b) 精確SK二階同電位MFB濾波器VDR2R3UiUoRLR1C2(a) 基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路VDVDVREFVREFVREFC1(b) 主電路圖7411 同電位單電源MFB濾波器RARBRCRDRE先按照雙電源系統(tǒng)對圖7411右圖進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)MFB濾波器設(shè)計(jì)，然后保證左圖中VREF=。3) 交流耦合利用交流耦合型電路實(shí)現(xiàn)低通濾波器，具有一個(gè)