张国雄版测控电路PPTChapter5-4.ppt

二、 微分运算电路 微分运算电路的输出信号电压与输入信号电压的微分成比例 也称为微分放大器或微分器 微分电路幅频特性是一条+20dB/10倍频程斜直线 图所示的电路在原理上虽然可以实现微分运算，但存在稳定性差、高频噪声大和高频输入阻抗低等不足，必须加以克服，否则无法使用 反馈回路的相移是滞后的，频率越高相移滞后越大，其相移为0～90°，对高频产生接近90°的相位滞后 单极点的放大器本身的相移为0～90° 因此与运算放大器的滞后结合在一起，相移已接近-180° 当输入信号为正弦波Ui = Umsinωt，输出电压为: 尽管运算放大器本身的稳定性很好，也很容易使电路自激振荡 解决这个问题的简单的方法是在微分电容上串联一个电阻R1， 如图 在基本的微分电路中，频率越高，输入阻抗越低， 则电路的增益也就越大 因此微分电路的高频噪声很大，可能淹没信号，而使微分电路无法正常工作 因此串联电阻R1也可以有效地抑制高频增益，限制了高频噪声并提高了高频输入阻抗 R1值为反馈电阻R的百分之一到千分之一之间 电阻的引入，增加了一个新的极点，改变了反馈网络的特性，只要阻值选的合适，可以保证微分电路稳定的工作 加入C1后，使幅频特性在没有达到较高频率时，就提前以-20dB/10倍程下降。有效地消除了自激和降低高频噪声 不过加入R1、C1后，将会引入一定的运算误差，R1、C1的值越大，误差也越大，因此在稳定工作的前提下，R1、C1的值应尽量小一些，且使R1C=RC1 在微分电路工作频率比较低时，为了更有效地抑制高频噪声，常在反馈电阻R上并联一个小电容C1 微分电路实例 三、PID调节电路 PID调节电路又称为PID调节器，是一种常用的控制电路和补偿校正装置 由比例(P, proportion)环节、微分(D, differential)环节及积分(I, integral)环节构成 这三种环节的不同组合又可构成： 比例积分(PI)、 比例微分(PD) 比例积分微分(PID)三种调节电路 干扰参数 X + + + - W X - W Y Z + Z Y 对 象 AS AR 被调参数 调节偏差 调 节 器 调节参数 额定值 PID电路实例 第四节 常用特征值运算电路 一、绝对值运算电路 从电路上看，取绝对值就是对信号进行全波或半波整流。 U O o U i 绝对值运算电路的传输特性 第四节 常用特征值运算电路 一、绝对值运算电路 N ∞ Ui Uo UN R Io VD1 VD3 VD2 VD4 mA 绝对值实例 第四节 常用特征值运算电路 二、平均值运算电路(低通滤波器实现) 三、峰值运算电路 检测信号在某一周期内峰值的电路 由输入信号自己控制，通常可由采样/保持电路实现 当输入信号上升大于前次采样的信号时，电路处于采样状态，并跟踪输入信号 当输入信号下降时，保持采样值 其输出为一个采样周期内的峰值 最简单峰值运算电路(峰值检波器) 在输入波形的最高点对电容充电 输入信号降低时，二极管反向偏置，保持上一个峰值 问题 1、输入波形的峰值期间输入阻抗变化，且阻抗很低 2、二极管压降使电路对约小于0.6V的峰值不敏感对大峰值电压不精确(一个二极管压降) 3、二极管压降取决于环境温度和电流 4 电容漏电 利用反馈改善电路特性 从电容端引入反馈 二极管压降不会导致任何问题 消除二极管漏电 end 第四节 常用特征值运算电路 三、峰值运算电路 N1 ∞ Ui Uo UC R1 VD S C N2 ∞ 要求： N1输出阻抗低，R1小，使C快速充电 C的漏电流小，开关S的泄漏电阻大，N2的输如阻抗大，使Uo能保持峰值 第四节 常用特征值运算电路 N1 ∞ Ui Uo UC R2 VD1 S C N2 ∞ R1 VD2 U1 R1 第四节 常用特征值运算电路 四、有效值运算电路 b) R C U U o i x y z xy z N 2 N 1 a) U E U o i R C U 1 xy x y x y z xy z N 1 N 2 第五章 信号运算电路 第一节 加减运算电路 第二节??对数、指数运算电路 第三节 微分积分运算电路 理想运算放大器 5个理想特性 (1)电压增益无限大 (2)输入电阻无限大 (3)输出电阻为0 (4)带宽为无限大 (5)输入失调电压为0 3个导出的附加性能 差模输入电压为0 - (1) 流入两个输入端的电流为0 -(2) 在闭环工作状态下，反相输入端(-)的电位总要被驱动到同相输入端(+)的电位，即参考输入端电位 基本的运算放大器组态 反相放大器 特性 增益 = - Rf/Rin，范围不限(Rf可以为0，增益即0) 输入阻抗=Rin If=Iin，与Rf无关 相加点为虚地点，电位与同相端(