第六章信号转换电路.ppt

电压、电流转换电路 * * * 在实际的电容器中，电容器介质的偶极子及其界面极化的形成和消失都不可能瞬时实现，往往需要一定的时间，因而使电介质常数随信号频率和环境温度变化，不能视为常数。这样，实际电容器不能简单地看成一个理想电容，从实际效果看，它相当于一个复杂地阻－容网络。 * 若以恒压电源对实际电容充电，当充电时间尚未比最大阻－容支路地时间常数大很多时就将电源切断，则电容地吸附效应将使电容两端电压回落，然后才达到某个稳态值。 倘若充电时间比最大阻容支路地时间常数大得多，使每个阻容支路得电容都能充电到电源电压，然后切断电源并将电容短路，若短路时间不超过最大阻容支路得时间常数太多，则电容得吸附效应会使电容器两端电压回升，最后将稳定在某个固定值上。 由此可见，实际电容器两端的电压不仅与现在的外界条件有关，还与它过去的状态有关，这正是介质吸附效应的表现，它将带来运算误差并使起始条件不准。 目前的电容器产品中，聚苯乙烯电容，钽电容和聚碳酸脂电容有较高的泄漏电阻和教弱的介质吸附效应，故可用作积分电容，以便减小积分运算误差。 * * 当UiUR时， VOUT = 0 (逻辑低电平） ViVR时，VOUT = 1 (逻辑高电平）；由于失调电压的存在，在精密的比较中必须补偿输入失调电压；比如若VOS 在同向输入端为正，若阈值为VR，则比较器输入参考电平应为VR-VOS; VR=0时，称为过零比较器，又称鉴零器。 * ViVR, VOUT = “0”, VIVR, VOUT = “1”. 对于缓慢变化的信号（？信号频率变化太快，可能比较器来不及翻转），当其接近于门限电平时，叠加在它们上的干扰信号UN会使比较器产生误翻转，这就是所谓的电平比较器的“振零”现象。 * 上述简单压－频变换器的精度和动态范围受到限制的根本原因在于复位电路具有非线性，虽然可采取适当方法进行补偿，但补偿总是不完全的或者适用范围很狭窄。因此对于这类简单电路，提高精度的主要措施时缩小复位时间。若要使非线性误差从1％提高一个数量级，达到0.01%，则复位时间必须减小到最小信号周期的0。01％以下。当额定工作频率为10KHZ时，信号的最小周期为0.1ms,这样，复位时间必须小于0.01US，简单变换电路通常很难满足这个要求。因此，必须改进复位电路，限制它的非线性影响。最常用的方法时电荷平衡法，而集成压－频变换器几乎都是按这种方案设计的。利用这种方法，可以得到精度很高，动态范围很宽的压－频变换器。 复位电路由定时电路、恒流源Ij和二极管D1,D2组成，复位电路的工作由比较器A2控制，每当比较器的输出从高电位变到低电位时，定时电路就输出一个脉宽固定为Ti的负脉冲，使D2截止，D1导通，可见，比较器的输出每变换一次状态，复位电路从积分电容上取走一份固定的电荷量IjTj。 * 输入电流If 加入后，积分器A1负向积分，当A1输出电压下降到单限比较器A2的门限电位-EM时，A2的输出从高电位变成低电位，于是复位电路从积分电容CF上取走一固定电荷量IJTJ，因为IJ总大于IF，所以在定时电路输出负脉冲期间，积分器A1正向积分，直到定时电路恢复原状，又开始下一周期，显然在一个周期中，积分电容得到的电荷量于放出的电荷量应相等，即 IF.TSC = IJ.TJ 所以，输出脉冲频率可表示为 fsc = 1/Tsc = If/Ij*Tj 优点： （1）利用电荷平衡法，输出脉冲频率与输入电流有精密的线性关系。这种方案可使非线性误差降到0。005％以下，这是因为这种方案与简单压频变换器不同，它在复位电路中采用了两个精密部件－定时电路和恒流源，这就是放电电荷与输入信号无关，始终为定值，提高了变换电路的线性度。 （2）易于集成化，通常将积分器，比较器，定时电路，恒流源和缓冲极集成在一块硅片上，应用时外加少量元件，就能调节比较器的门限电位，定时电路的输出脉宽和恒流源的输出电流，从而提高了这类器件的适应能力。 * * * * * * * * * * * * * * f/V转换电路 T w 0V 0V u 2 u N u P U m U H U L 6 6 R R R E + U H 0V 0V 0V u i u 1 u 2 U Z （扩展） 单稳态触发器的工作特点： ①具有一个稳态和一个暂稳态两种工作状态。 ② 在外加触发脉冲作用下，能从稳态翻转到暂稳态。在暂稳态维持一定时间后，再自动返回稳态。 ③ 暂稳态维持时间的长短取决于电路的参数。 单稳态触发器的应用 单稳态触发器是一种脉冲整形电路，多用于脉