【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(hào)變換方面的應(yīng)用 ?對(duì)于積分器 A1來說，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)，即。 電路與電子技術(shù) （中冊(cè) ? 1. 壓控振蕩器 ?現(xiàn)以積分式壓控正弦波振蕩器為例來描述其原理。 （ 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 ?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，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。 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)的電壓來說，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。 電路與電子技術(shù) （中冊(cè) 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)。 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 ?（ 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。選擇適當(dāng) RF的值，即可產(chǎn)生正弦波振蕩信號(hào)。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。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 。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 。 電路與電子技術(shù) （中冊(cè) ?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。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。此時(shí)由式（ 555）可得 ?在 uo從 的變化過程中 ,uo1始終為 UZ，所以在此過程中，積分器的輸出電壓是一條斜率為 的直線；在 uo從 的變化過程中，uo1始終為 +UZ，所以在此過程中，積分器的輸出電壓是一條斜率為 的直線。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) ?圖中， A1為電壓比較器， A2為積分器。 圖 矩形波發(fā)生器 電路與電子技術(shù) （中冊(cè) 圖 矩形波發(fā)生器 電路與電子技術(shù) （中冊(cè) 圖 變化電壓傳輸特性的電路 電路與電子技術(shù) （中冊(cè) 7V的矩形波。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)算放大器在信號(hào)處理方面的應(yīng)用 ?（ 2） ui和 uo的波形如圖 （ b）所示。 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。 Uo=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 15:18 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)算放大器處于開環(huán)狀態(tài)，為非線性應(yīng)用。 （ 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，試問電路應(yīng)如何改動(dòng)？畫出相應(yīng)的電路。 Uz=177。 Uo（ sat） =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 15:18 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 】 過零電壓比較電路如圖 。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。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。當(dāng) ui超過正常值時(shí)， 報(bào)警燈亮，試說明其 工作原理及二極管 VD和電阻 R3的作用。 圖 雙限比較器電路 圖 雙限比較器電路 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)處理方面的應(yīng)用 ?圖 （如BG307）組成的電路。如果要判斷 ui是否在兩個(gè)電平之間，就要用到雙限比較器。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(hào)處理方面的應(yīng)用 ?同理，圖 （ b）所示比較器的三個(gè)參數(shù)為 ? 3. 雙限比較器 ?前面提到的比較器電路，當(dāng) ui單方向變化時(shí)， uo變化一次，或由低變高，或由高變低。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(hào)處理方面的應(yīng)用 ?圖 （ a）中，當(dāng) uo=Ed時(shí)，只要 EjEd+uV，二極管VD必然導(dǎo)通，這時(shí)同相端電位為 ?顯然，當(dāng) ui減小到 u+時(shí)，將使比較器輸出從 Ed轉(zhuǎn)換到Eg，故 u+就是下門限電位 Emx。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(hào)處理方面的應(yīng)用 ?在圖 路的正反饋回路中增加一只二極管，能使正反饋通路具有方向性，如圖 。 ?解：該遲滯比較器由通用運(yùn)算放大器組成。 ?根據(jù)同樣的分析方法，可得到圖 （ b）電路的三個(gè)主要參數(shù) （ 550） 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 15:17 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 ?要使比較器從 Ed轉(zhuǎn)換到 Eg， u=ui必須減小到 u+2才行，所以下門限電位為 ?故得到遲滯比較器的三個(gè)主要參數(shù) （ 549） 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 15:17 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 ?在圖 （ a）所示電路中，輸入電壓從放大器的反相端加入，所以反相端電壓為 u=ui。 電路與電子技術(shù) （中冊(cè) 為了克服這個(gè)缺點(diǎn)，常引入施密特非線性電路，使其具有遲滯特性，實(shí)際電路如圖 。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(hào)處理方面的應(yīng)用 ? 2. 遲滯比較器 ?對(duì)于單限比較器，如果 ui恰好在參考電壓附近，由于零點(diǎn)漂移的存在， uo將不斷從一個(gè)極限值轉(zhuǎn)換到另一個(gè)極限值。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(hào)處理方面的應(yīng)用 ?（ 3）反饋箝位（過零比較器） ?如圖 （ c）所示，該電路的門限電位 Em=0，稱為過零比較器，輸出電壓為 （ 547） 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(cè) 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(cè) 常見的單限比較器有如下 4種情況，如圖 。 電路與電子技術(shù) （中冊(cè) ?電壓比較器的精確性、穩(wěn)定性及輸出反應(yīng)的快速性是其主要的技術(shù)指標(biāo)。 電路與電子技術(shù) （中冊(cè) VT1的接通，避免 A1處于開環(huán)狀態(tài)。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(hào)處理方面的應(yīng)用 ?在采樣期， A1和 A2組成反饋回路， A1是誤差放大器，只要輸出和輸入不等，負(fù)反饋?zhàn)饔镁蜁?huì)對(duì)輸出電壓不斷地進(jìn)行校正，直到兩者相等為止，也即 C1被充電至 ui,而且 uo=ui。 電路與電子技術(shù) （中冊(cè) ?當(dāng)控制電壓 u為正時(shí)， VD1導(dǎo)通， VD2截止， VT=VT導(dǎo)通，電路采樣。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(hào)處理方面的應(yīng)用 ?運(yùn)算放大器在采樣保持電路中起輸出緩沖和輸入隔離的作用，所以要特別重視它的輸入偏置電流、帶寬、上升速度及最大輸出電流等指標(biāo)。另外，電容器的電容量也很重要。 ?（ 1）采樣保持電路對(duì)元件的要求 ?模擬開關(guān)主要采用結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管，其開關(guān)速度要快，極間電容、夾斷電壓或開啟電壓、導(dǎo)通電阻和反向漏電流等參數(shù)都要小。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(hào)處理方面的應(yīng)用 ? 2. 采樣保持電路的精度和速度分析 ?對(duì)采樣保持電路的主要要求是它的精度和速度?；镜牟蓸颖３蛛娐啡鐖D 所示。 圖 基本采樣保持電路理