【正文】 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)算放大器在信號變換方面的應(yīng)用 圖 壓控振蕩器 電路與電子技術(shù) （中冊 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 頻率變換電路簡稱為壓 頻變換電路，它的輸出信號頻率 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。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 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 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，一個(gè)余弦信號，所以又稱為正交正弦波發(fā)生器。 圖 移相式正弦波發(fā)生器 電路與電子技術(shù) （中冊 圖 文氏電橋式正弦波發(fā)生器 電路與電子技術(shù) （中冊 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 在三角形波發(fā)生器的電路中，如果有意識地使用電容 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。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。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。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)作為信號源，基本電路如圖 （ a）所示。 uo的波形是輸出值為 177。 UZ。 圖 例 電路與電子技術(shù) （中冊 15V,177。 電路與電子技術(shù) （中冊 圖 例 電路與電子技術(shù) （中冊 G307的特性為，當(dāng)兩個(gè)組件的輸出端并聯(lián)在一起時(shí)，若其中任意一個(gè)比較器輸出為高電平，則并聯(lián)輸出端即為高電平；只有當(dāng)二者的輸出都是低電平時(shí)，并聯(lián)輸出端才為低電平。因此，只能檢測一個(gè)電平。 圖 反饋通路具有方向性的遲滯比較器電路 電路與電子技術(shù) （中冊 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)算放大器在信號處理方面的應(yīng)用 ? 【 例 】 對圖 （ a）所示下行遲滯比較器的要求是 ΔEm=6V,Ems=6V,Eg=Ed=12V，試選擇 Rt、RF及 Ej。當(dāng)輸出電壓為Eg時(shí)，同相端電位為 ?要使比較器從 Eg轉(zhuǎn)換到 Ed， u=ui必須增大到 u+1才行，所以上門限電位為 ?同理，當(dāng)輸出電壓為 Ed時(shí)，同相端電位為 電路與電子技術(shù) （中冊 ?遲滯比較器的共同特點(diǎn)是都具有正反饋回路，獲得遲滯特性，從而也加速了比較器的轉(zhuǎn)換過程。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)算放大器在信號處理方面的應(yīng)用 ?（ 4）反饋箝位（門限電位可調(diào)比較器） ?如圖 （ d）所示，其門限電位 Em為 ?輸出電壓為 （ 548） 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 ?（ 1）反相輸入模擬電壓 ?如圖 (a)所示，為了防止差分電壓值過大，加上二極管 VD VD2進(jìn)行保護(hù)，二極管的極間電容和反向電流都應(yīng)很小。 ?它經(jīng)常應(yīng)用于越限報(bào)警、模數(shù)轉(zhuǎn)換和波形變換等場合。 VT和 VT2的關(guān)斷，將 C C2和 A2與外界隔離開來。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)算放大器在信號處理方面的應(yīng)用 圖 提高采 樣保持電路 電路與電子技術(shù) （中冊 ?（ 2）從電路設(shè)計(jì)入手，提高采樣保持電路的精度 ?在采樣保持電路中，利用電容校正技術(shù)（此處校正電容為 C2） ,不僅可以補(bǔ)償開關(guān)管的漏電流，還可以補(bǔ)償運(yùn)算放大器偏置電流的影響，常常能得到更高的保持精度，電路如圖 （ a）所示。 ?實(shí)際電容器都具有介質(zhì)吸附效應(yīng)和泄漏電阻。 圖 基本采樣保持電路 電路與電子技術(shù) （中冊 其波形如圖 。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)算放大器在信號處理方面的應(yīng)用 ?帶阻濾波器與帶通濾波器的性能恰好相反，即在規(guī)定的頻帶內(nèi)，信號不能通過（或受到很大的衰減），而在其余頻率范圍內(nèi)，信號能順利通過，其理想特性如圖 （ b）所示。 （ 544） 圖 一階高通濾波器的幅頻特性 電路與電子技術(shù) （中冊 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)算放大器在信號處理方面的應(yīng)用 ?按理想運(yùn)算放大器的特點(diǎn)進(jìn)行 分析，可求得 顯然 圖 一階高通有源濾波電路 經(jīng)整理可得 電路與電子技術(shù) （中冊 其理想特性如圖 。圖 、二階低通濾波器幅頻特性。 通稱為阻尼系數(shù)。 圖 一階 RC低通 濾波器的幅頻特性 電路與電子技術(shù) （中冊 對圖 示電路，利用理想運(yùn)算放大器工作于線性區(qū)的兩條結(jié)論，不難得到 （ 541） 式中， 對圖 ，有 （ 542） 電路與電子技術(shù) （中冊 圖 低通濾波器的理想頻率特性 電路與電子技術(shù) （中冊 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)算放大器在信號處理方面的應(yīng)用 ? 有源濾波器 ?濾波器是一種選頻電路。 ?②增益高，約有 20dB增益，而包絡(luò)檢波增益是 6dB。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)算放大器在信號運(yùn)算方面的應(yīng)用 圖 視頻檢波工作波形 電路與電子技術(shù) （中冊 為了便于分析，雙差分輸入都用方波的形式表示，數(shù)學(xué)分析如下。下面以視頻同步檢波器為例，說明其工作原理。 圖 鑒頻過程 電路與電子技術(shù) （中冊 其工作過程如圖 （ a）、（ b）、（ c）所示。 電路與電子技術(shù) （中冊 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)算放大器在信號運(yùn)算方面的應(yīng)用 ?圖 （ a）所示是高頻等幅載波電壓 uc=Ucmcosωct的波形；圖 （ b）所示是調(diào)制信號 Um=Umcosωmt的波形；圖 （ c）所示是調(diào)制后的載波波形，它的頻率不變化，但振幅隨調(diào)制信號的變化而變化。原理圖如圖 （ a）所示，電路圖如圖 （ b）所示。 ?（ 4）圖 （ d）所示電路中， ，其功能是模擬乘法。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)算放大器在信號運(yùn)算方面的應(yīng)用 ?解：（ 1）圖 （ a）所示電路中，對于反相輸入端u=0，而 R1＝ R2，所以 um=uz又因?yàn)? 所以 這是模擬除法器的輸入、輸出關(guān)系。 5V U+=15V, U=15V 300 100 100 300 ∞ 12 表 CB1595模擬乘法器外接元件精度 電路與電子技術(shù) （中冊 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)算放大器在信號運(yùn)算方面的應(yīng)用 電源 x輸入 y輸入 y增益調(diào)整電阻 x增益調(diào)整電阻 x工作電流調(diào)整電阻 y電流或標(biāo)度系數(shù)調(diào)整電阻 輸出 U+ U INX+ INX INy+ INy Ry Rx R13 R3 OUT+ OUT C14 J14 1 7 9 12 4 8 5 6 10 11 13 3 2 14 外引線 功能 封裝形式 表 CB1595外引線功能 電阻（ kΩ） R1 R5 R6 R7 R8 R9 R13 RA RB RL Rx Ry 公差（ %） 5 1 1 1 1 1 1 5 20 5 5 U+=32V, ux=177。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)算放大器在信號運(yùn)算方面的應(yīng)用 ? 3. 單片集成通用型乘法器 ?國產(chǎn)四象限模擬乘法器 CB1595/1495 類似于國外的 MC1595/1495，外部 引腳如圖 。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)算放大器在信號運(yùn)算方面的應(yīng)用 圖 線性化可變跨導(dǎo)型模擬乘法器 電路與電子技術(shù) （中冊 所以圖 又稱為雙平衡模擬乘法器。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)算放大器在信號運(yùn)算方面的應(yīng)用 ?雙差分電路（又稱雙平衡電路），如圖 ，可實(shí)現(xiàn)四象限乘法。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)算放大器在信號運(yùn)算方面的應(yīng)用 ?（ 2）雙平衡模擬乘法器 ?如圖 ， 此時(shí)不考慮基極電流影響 （ α=1） ,由式（ 514）、 （ 515）可得 圖 一般差分電路 電路與電子技術(shù) （中冊 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)算放大器在信號運(yùn)算方面的應(yīng)用 ? 2. 用跨導(dǎo)法實(shí)現(xiàn)模擬乘法器 ?（ 1）雙極型差分放大器的傳輸特性 ?根據(jù)式（ 58），三極管的 iE與 uBE的關(guān)系為 ?式中， ?在運(yùn)算放大器中，三極管的發(fā)射結(jié)總是處于正向偏置的，并有 ，于是上式可簡化為 電路與電子技術(shù) （中冊 ?下面分別介紹如何用對數(shù)和法、可變跨導(dǎo)法來實(shí)現(xiàn)模擬信號相乘。 ?一般來說，電阻 R1可由下述不 等式確定： 圖 改進(jìn)型對數(shù)放大器電路 電路與電子技術(shù) （中冊 模擬電子技術(shù)）（第 2版） 第 5章