信号调理电路设计.ppt

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1、信号调理电路设计梁文海EMAIL:VHI2009@126.COM四川师范大学物理与电子工程学院2010年6月10日一个电子系统实例非电子物理系统模拟大信号电路电子系统温度传感（输入）信号放大信号滤波控制执行（输出）功率放大数模转换数字逻辑电路模数转换恒温装置模拟小信号电路数字电路不失真大功率第二章音频功率放大器设计第一节第三节第二节运算放大器综合应用集成功率放大器运算放大器基础应用第四节功率放大器设计输出端集成运放的组成输入级—差动放大器输出级—射极输出器或互补对称功率放大器偏置电路—由镜像恒流源等电路组成一、运算放大器简单介绍偏置电路输入

2、级中间级输出级输入端理想的运算放大器。理想化的主要条件：1.开环电压放大倍数2.开环输入电阻3.开环输出电阻4.共模抑制比由于实际运算放大器的技术指标接近理想化条件，二、理想运算放大器及其分析依据在分析运算放大器的电路时，一般将它看成是而用理想运算放大器分析电路可使问题大大简化，因此后面对运算放大器的分析都是按其理想化条件进行的。三、“短路”、“断路”概念运放工作在线性区的依据相当于两输入端之间短路，但又未真正短路，故称“虚短路”。相当于两输入端之间断路，但又未真正断路，故称“虚断路”。2.id01.u+u–，而uo是有限值，运放开环输

3、入电阻id由于运放故从式，可知uou++–+u–rid1.反相输入比例运算四、运算放大器在信号运算方面的应用由运放工作在线性区的依据可列出由此得出闭环电压放大倍数平衡电阻若则ifR1R2uoRFiiui+–+–+–+2.同相输入比例运算由运放工作在线性区的依据可列出由此得出闭环电压放大倍数若则或ifR1R2uoRFiiui+–+–+–+加法运算由图可列出由上列各式可得当时，则上式为平衡电阻uoifR12R2RFii2ui2+–R11ii1ui1+–+减法运算如果两个输入端都有信号因为，故上列两式可得由图可列出输入，则为差分输入。ifR1R2

4、uoRFiiui1+–R3+–ui2+–+–+减法运算当时，平衡电阻和则上式为当时，则得可见，输出电压与两个输入电压的差值成正比，故可进行减法运算。ifR1R2uoRFiiui1+–R3+–ui2+–+–+积分运算用电容代替反相比例运算电路中的RF，就成为积分运算电路。ifR1R2uoRFiiui+–+–+–+ifuC+–CF由于反相输入，故上式表明输出电压正比于输入电压的积分，式中的负号表示两者反相。R1CF称为积分时间常数。积分运算uoR1R2CFui+–+–uC+–+–+ifii当ui为阶跃电压时，则uo随时间线性增长，uoOtuiO

5、t最后达到负饱和值。微分运算uoRFR2C1ui+–+–uC+–+–+ifii微分运算是积分的逆运算，将积由图可列出故即输出电压与输入电压对时间的一次微分成正比。分电路反相输入端的电阻与反馈电容位置对调，就成为微分电路。微分运算uoRFR2C1ui+–+–uC+–+–+ifiiUituoOtuiO注意：由于此电路工作时稳定性不高，故实际中很少应用。当ui为阶跃电压时uo为尖脉冲电压。返回1.有源低通滤波器有源滤波器五、运算放大器在信号处理方面的应用uoRFR1Cui+–+–uC+–+–+R设图中ui为某一频率的正弦量由RC电路得出由同相比例

6、运算关系得出1.有源低通滤波器故称为截止角频率式中若为变量，则该电路的传递函数其模为幅角为1.有源低通滤波器低通滤波器具有使低频信号易通过，而抑制高频信号的作用。时，时，时，O0频率特性2.有源高通滤波器RFR1Cui+–+–+–+Ruo由RC电路得出由同相比例运算关系得出故称为截止角频率式中2.有源高通滤波器其模为幅角为若为变量，则该电路的传递函数时，时，时，高通滤波器具有使高频信号易通过，而抑制低频信号的作用。频率特性O0电压比较器的功能是将输入的模拟信号与一个参考电压进行比较，当两者相等时产生跃变，由此判别输入信号的大小和

7、极性。电压比较器用于自动控制、波形变换、模数转换及越限报警等。电压比较器集成运放构成电压比较器时，多处于开环或正反馈的工作状态，即工作在非线性区。将运放任一输入端加上输入信号，而另一输入端加入参考电压，即可构成电压比较器，如图所示。电压传输特性电压比较器Ui为输入电压，UR为参考电压当ui>UR时，uo=–Uo(sat)uiUR时，uo=+Uo(sat)ui=UR时，uo发生跃变uoOUO(sat)–UO(sat)uoR1R2ui+–+–UR+–+–+uR+当UR=0时，即输入电压和零电平比较，称为过零比较器。电压传输特性电压比较器uoO

8、UO(sat)–UO(sat)uo若图中ui为正弦波，画出uo的波形。OtR1R2ui–+–UR–+–++uoOtUO(sat)–UO(sat)在输出端与地之间接一个双向稳压管，