电工学2第8讲：减法-微积分-比较器电路解读.ppt

复习： 比例运算(反相、同相、跟随 ) 1. 反相比例运算 反相加法运算电路 16.2.3 减法运算电路 例1： 求输出与输入的关系 16.2.4 积分运算电路 16.2.5 微分运算电路 例2：分析电路uo与ui的关系。 16.3.3 电压比较器 1. 基本电压比较器 输出带限幅的电压比较器 过零电压比较器 实用举例： * uo RF ui R2 R1 + + – – + + ? – ? 平衡电阻 R2 = R1 // RF uo RF ui R2 R1 + + – – + + ? – ? 2. 同相比例运算 3.电压跟随器 uo ui + + – – + + ? – ? uo = ui Auf = 1 电阻有何影响？ ui2 uo RF ui1 Ri2 Ri1 + + ? – ? R2 + – R2= Ri1 // Ri2 // RF 为使学生加深理解，书上从基本概念推导 实际上，用叠加原理更简明 当ui1单独作用时（ui2接地）： 为反相比例： 当ui2单独作用时（ui1接地）： 为同相比例： 输出与两个输入信号的 差值成正比 R2 = R1 // RF ui2 uo RF ui1 R3 R2 + + ? – ? R1 + – + + – – 常用做测量 放大电路 R2 // R3 = R1 // RF 同上，用叠加原理 当ui1单独作用时（ui2接地）： 为反相比例： 当ui2单独作用时（ui1接地）： 为同相比例： P123第7题 讨论：如取 R1 = R2 ，R3 = RF 如再令： R1 = R2 = R3 = RF 例2：求图示电路中uo与ui1、ui2的关系。 解：电路由第一级的同相比例运算电路和第二级的减法运算电路级联而成。 P125第14题 例3 试用两级运算放大器设计一个加减运算电路，实现以下运算关系： 解： 由题可知：ui3与uo反相，而ui1和ui2与uo同相。 ∴设想：用反相加法运算电路将ui1和ui2相加后，其和再与ui3反相相加。从而可使ui3反相，而ui1和ui2反相两次。 根据以上分析，设计实现电路如图所示： 由图可得： 例4：图示为常见的仪用前级放大电路，求电压放大倍数Au。 + + ∞ R2 + + ∞ uo2 uo1 uo R6 R6 R4 R4 + ∞ R2 R1 ui + + A2 A1 A3 ? ? ? – – – – – + P125第16题 解：R1上的电流 对A3有 减法电路 改变R1的阻值，即可方便地调节电压放大倍数 P129第28题 电阻电路 u i R 预备知识: 单一参数的正弦交流电路 电容电路 u i C 由虚短及虚断性质可得 i1 = if if =? if i1 uo CF ui R2 R1 + + – – + + ? – ? uC + – 当电容CF的初始电压为 uC(t0) 时，则有 若输入信号电压为恒定直流量，即 ui= Ui 时，则 –Uo(sat) Ui –Ui ui t O uo t O + Uo(sat) ui = –Ui 0 线性积分时间 输出电压随时 间线性变化 积分饱和 ui = Ui 0 线性积分时间 采用集成运算放大器组成的积分电路，由于充电电流基本上是恒定的，故 uo 是时间 t 的一次函数，从而提高了它的线性度。 例1：分析电路uo与ui的关系。 if i1 解：本电路将比例运算和积分运算结合在一起 uo CF ui R2 R1 + + – – + + ? – ? RF ∴ 上式表明：输出电压是对输入电压的比例-积分 ∴ 这种电路称为“比例-积分” （简称PI）调节器, 常用于控制系统中, 以保证自控系统的稳定性和控制精度。改变 RF 和 CF，可调整比例系数和积分时间常数, 以满足控制系统的要求。 if i1 由虚短及虚断性质可得 i1 = if uo C1 ui R2 RF + + – – + + ? – ? ui t O uo t O Ui –Ui 动画 上式表明：输出电压是对输入电压的比例-微分 所以称为“比例-微分” （简称PD）调节器。控制系统中，在调节过程中起加速作用，即使系统有较快的响应速度和工作稳定性。 uo C1 ui R2 RF + + – – + + ? – ? R1 if iR iC 电压比较器的功能： 电压比较器用来比较输入信号与参考电压的大小。当两者幅度相等时输出电压产生跃变，由高电平变成低电平，或者由低电平变成高电平。由此来判断输入信号的 大小和极性。 用途： 数模转换、数字仪表、自动控制和自动检测等技术领域，