南航电工电子37lhcn

1、运算放大器的结构及基本参数运算放大器的结构及基本参数 基本运算电路基本运算电路比例电路比例电路 加减电路加减电路 有源滤波器有源滤波器 电压比较器电压比较器 运放电路中的负反馈运放电路中的负反馈 积分和微分电路积分和微分电路 采样保持电路采样保持电路1学时学时2学时学时3学时学时3.3 有源滤波器有源滤波器一、滤波器的定义及作用一、滤波器的定义及作用3.3.1 滤波器的作用和分类滤波器的作用和分类使有用频率信号顺利通过使有用频率信号顺利通过同时同时抑制无用频率信号抑制无用频率信号的电路的电路iU0U滤波器滤波器iouUUA二、滤波器的分类二、滤波器的分类 c 低通低通uA0A阻带阻带通带通带高

2、通高通uA0Ac 通带通带阻带阻带0 带阻带阻uA0A 1 2 阻带阻带 通带通带通带通带1 带通带通uA0A 0 2 阻带阻带通带通带阻带阻带滤波器滤波器无源滤波器（由无源滤波器（由R、L、C等元件组成等元件组成）有源滤波器（由运放、有源滤波器（由运放、R、C等元件组成）等元件组成）iuRou+C+受限于运放的带宽，有源滤波器的工作频率难以做受限于运放的带宽，有源滤波器的工作频率难以做得很高，得很高，而无源滤波器的工作频率可以达到很高而无源滤波器的工作频率可以达到很高无源低通滤波器无源低通滤波器1、有源低通滤波器、有源低通滤波器iuRcuCiuRcu+C+有源低通滤波器有源低通滤波器iu1R

3、Rou_+ C+_cuFRiuRcuC11RRF iuRouC同相比例同相比例 电路电路cucFouRRu)1(1 有源低通滤波器有源低通滤波器iu1RRou_+ C+_cuFRRCjURRURRUiFcFo 1)1()1(11iicURCjUCjRCjU 1111iuRcuC设设 为某一频率正弦量为某一频率正弦量iu011)(0ufFARRjT 时，时，)11()1()()()(1RCjRRjUjUjTFio 角频率角频率 为变量，则电路的传递函数为变量，则电路的传递函数 iu1RRou_+ C+_cuFRRCjURRUiFO 1)1(120)(1)(oufAjT 其模为：其模为：RCo1

4、令令)11()1()()()(1RCjRRjUjUjTFio 0)( arctg 其幅角为：其幅角为：iu1RRou_+ C+_cuFR011)(0ufFARRjT 时，时，0)( jT20)(1)(oufAjT ufoFARRjT 11)( 0 ufoAjT21)( 0 )( jTufoAufoA21 0 O截止角频率截止角频率RCo1 为改善滤波效果，常采用为改善滤波效果，常采用二阶低通滤波器二阶低通滤波器)( jTufoA O二阶二阶一阶一阶1RRouiuFRCCR2、有源高通滤波器、有源高通滤波器只需将低通滤波器的只需将低通滤波器的 R、C 互换互换iu1RRou_+ CFR 0111

5、)()()(jRRjUjUjTFio 200)(1)( ufAjT101RRAFuf 0)(arctgiu1RRou_+ CFR)( jTufoAufoA21 0 O200)(1)( ufAjT运算放大器的结构及基本参数运算放大器的结构及基本参数 基本运算电路基本运算电路比例电路比例电路 加减电路加减电路 有源滤波器有源滤波器 电压比较器电压比较器 运放电路中的负反馈运放电路中的负反馈 积分和微分电路积分和微分电路 采样保持电路采样保持电路1学时学时2学时学时3学时学时3.4 采样保持电路采样保持电路一、数据采集与处理一、数据采集与处理物理量物理量采样采样传感器传感器A/DCPU物理量物理量t

6、fs 采样频率采样频率fmax 输入信号中的最高频率输入信号中的最高频率max2 ffs 为了不失真地反映模拟信号的特征，必须满足：为了不失真地反映模拟信号的特征，必须满足：tsDAs 3/2转转换换时时间间为为，而而假假设设信信号号周周期期为为t2tA/D1tA/D对于变化缓慢的信号，则无需采样保持器对于变化缓慢的信号，则无需采样保持器对于频率很高的信号，一般需要采用采样保持器对于频率很高的信号，一般需要采用采样保持器tA/D物理量物理量采样保持器采样保持器传感器传感器A/DCPU物理量物理量物理量物理量采样采样传感器传感器A/DCPU物理量物理量）（断断：时时设设00tuuStio iou

7、uS 合：合：ouHCSiu)(tuCA1A2)(tuo)(tuitt)(tuCt采样采样采样采样采样采样 保持保持保持保持保持保持二、采样保持器二、采样保持器 （S/H）运算放大器的结构及基本参数运算放大器的结构及基本参数 基本运算电路基本运算电路比例电路比例电路 加减电路加减电路 有源滤波器有源滤波器 电压比较器电压比较器 运放电路中的负反馈运放电路中的负反馈 积分和微分电路积分和微分电路 采样保持电路采样保持电路1学时学时2学时学时3学时学时3.5 电压比较器电压比较器电压比较器是用来比较电压比较器是用来比较 输入电压输入电压 和参考电压和参考电压 的电路的电路iuRU当运放工作于非线性

8、区时，可构成电压比较器当运放工作于非线性区时，可构成电压比较器单门限比较器单门限比较器电压比较器电压比较器滞回比较器滞回比较器窗口比较器窗口比较器时）时）当当 uuUusatoo()(时）时）当当 uuUusatoo()(非线性区域非线性区域 uuou)(satoU )(satoU 运放开环，工作于非线性区运放开环，工作于非线性区1、单门限比较器、单门限比较器iuou RURRRiUu )(satooUu uuRiUu )(satooUu uuiuouRU)(satoU )(satoU 电压传输特性曲线电压传输特性曲线DUZU稳压管限幅电路稳压管限幅电路RiUu ZoUu RiUu DoUu

9、iuouRUZUDU iuou RURRR为使输出电压波形对称，采用双向稳压管限幅电路为使输出电压波形对称，采用双向稳压管限幅电路iuouRUZUZU iuou RURR0RZU RiUu ZoUu RiUu ZoUu )( 0satooiUuu 器器时时，就就构构成成了了过过零零比比较较当当0 RU)( 0satooiUuu iuou)(satoU)(satoU iuou RR0Rtiutou)(satoU )(satoU iuou RR0R将正弦波转换成方波将正弦波转换成方波报警报警截止截止导通导通 D T Uu UusatooRi)( ）导通（保护导通（保护截止截止TD T Uu Uus

10、atooRi)( 限流限流R )(satoBEUUD, 则则如果没有如果没有应用实例应用实例iuouRURDTCCU NNPtutdtuCRucoo26311103)0( )15(1010501 1 Vuuoi1501 ，Vuuoi1501 ，61033 )10(10105015)10( 12631011 ttudtuCRuctoo)(Vuimst /102011 iu1R2RV15 01uR0u K50 C+cu例：画出例：画出 的波形。的波形。.150)0()(VUusatoc ，oouu 、1，F 1C )(Vuimst /102011 )(1Vuomst /10201515 )(Vuo

11、mst /1020V3tuo2103 Vuuoi1501 ，Vuuoi1501 ，tuo21036 iu1R2RV15 01uR0u K50 C+cutiutou)(satoU )(satoU iuou RR0R在过零点，如果有干扰在过零点，如果有干扰则很容易使输出误翻转则很容易使输出误翻转为克服这一点，为克服这一点，引入滞回比较器引入滞回比较器2、滞回比较器、滞回比较器正反馈正反馈非线性区，非线性区，)(satooUu uiuoUo(sat)Uo(sat)UTHUTL设加电源瞬间设加电源瞬间THsatoFsatooUURRRuUu )(22)(iuouR1R2RF)(satooTHiiUuU

12、uu ，当当iuouR1R2RFuiuoUo(sat)Uo(sat)UTHUTLTLsatoFsatooUURRRuUu )()(22)()(satooTLiiUuUuu ，当当若若UTH正向阈值电压正向阈值电压 UTL反向阈值电压反向阈值电压 )(satooiUuu 继续继续iuRZU ou1R2R例：例：VUkRkRZ9,100,5021 3 tiu3VURRRUVURRRUZTLZTH3)(3211211 uiuo9933uiuo99333 tiu39 t0u9运算放大器的结构及基本参数运算放大器的结构及基本参数 基本运算电路基本运算电路比例电路比例电路 加减电路加减电路 有源滤波器有源

13、滤波器 电压比较器电压比较器 运放电路中的负反馈运放电路中的负反馈 积分和微分电路积分和微分电路 采样保持电路采样保持电路1学时学时2学时学时3学时学时 3.6 运放电路中的负反馈运放电路中的负反馈FoFofRuRuui iuou1R2R1iFRfiLRdi同基本放大电路中的负反馈一样，运放电路的的负反馈同基本放大电路中的负反馈一样，运放电路的的负反馈也分为也分为四种类型四种类型一、电压并联负反馈一、电压并联负反馈电压并联负反馈电压并联负反馈iuou1R2RFRLR fu duoFfuRRRu 11二、二、电压串联负反馈电压串联负反馈电压串联负反馈电压串联负反馈 同同相相输输入入恒恒流流源源不

14、不变变变变化化oLioiRRui ofiRu iuuu iuoi1RLR duR+fu三、三、电流串联负反馈电流串联负反馈电流串联负反馈电流串联负反馈oFfiRRRi iuoi1R2R1iFRfiLRdiRRU反反相相输输入入恒恒流流源源iFFouRRRRi /11FRfiRuiRu 1)/(FoRRRiu oiFRfiLRRRU四、四、电流并联负反馈电流并联负反馈电流并联负反馈电流并联负反馈结论：结论：(1) 反馈直接从输出端引出反馈直接从输出端引出电压反馈电压反馈iuou1R2R1iFRfiLRdiLR (2) 反馈从反馈从 靠近靠近“地地”端引出端引出电流反电流反馈馈iuoi1RLR duR+fu(3) 输入信号与反馈信号加在两个输入端上输入信号与反馈信号加在两个输入端上串联反馈串联反馈iuou1R2RFRLR fu duiuou1R2R1iFRfiLRdi(4) 输入信号与反馈信号加在同一个输入端输入信号与反馈信号加在同一个输入端并联反馈并联反馈电电压压串串联联负负反反馈馈、43RRiuou1R2RLR3R4Rfu例例1(+)+()(+)电电流流并并联联负负反反馈馈4Riuou1R2RLR3R4R例例2()(+)(+)第三章小结第三章小结一、理想运放工作区域的判断一、理想运放工作区域的判断二、理想运放工作在线性区