【电工学】集成运算放大器.ppt

ui + – uo R DZ uo R2 + + ? – ? R1 + – 当比较电压UR为零时为过零电压比较器 利用电压比较器 将正弦波变为方波 电压传输特性 –UZ +UZ ui uo O UR= 0 t ui O t uo +UZ –UZ O 3.4.2 有源滤波器 滤波器是一种选频电路。 它允许特定频率范围内的信号顺利通过，衰减很小，而在此频率范围以外的信号不易通过，衰减很大。所以它能选出有用的信号，而抑制无用的信号。 无源滤波器：由电阻、电容和电感组成的滤波器。 有源滤波器：含有运算放大器的滤波器。 缺点：低频时体积大，很难做到小型化。 优点：体积小、效率高、频率特性好。 按频率范围的不同，滤波器可分为低通、高通、带通和带阻等。这里介绍一种有源低通滤波器。 有源低通滤波器 所谓有源低通滤波器，就是允许低频信号通过，而滤掉高频信号。 i– i+ RF R2 R1 + + – – + + ? – ? CF 由于u-=0 , 又 i-=i+=0， ,整理得 上式还可以写为： 称为电路的传递函数，ω0称为截止频率。 为ω=0时的电压放大倍数， 其模为： 幅频特性 ?0 | Auf0 | | T(j?) | ? O ω= 0 ~ω=ω0称为低通滤波器的通频带。 3.4.3 方波发生器 工作原理 设t=0电源接通时， uo = +UZ ，u+=+UT ， uc= 0。 uo 通过 RF 对电容C充电， uC 按指数规律增长。 + – 充电 RF C uC R1 R2 uo R uo + + ? – ? + DZ – 图中DZ为双向稳压管，电路由RF引入了电压串联负反馈，同时由R2引入了电压串联正反馈。两个输入端的电位u-和u+相比较，其差值决定输出电压的极性， 该电路无输入信号，由自激振荡产生方波。 RF C uC R1 R2 uo R uo + + ? – ? + DZ – + – 充电 一旦电容电压充到 uc=u-+UT , uo= -UZ, u+= -UT, 电容开始反向充电， uo uc 0 0 t t -UT +UT +UZ -UZ t1 t2 t3 T 输出方波的周期为: 当 uc=u- -UT, uo=+UZ 电路产生自激振荡，输出方波。 3.4.4 三角波发生器 C uo1 R5 DZ R1 + + ? – ? R4 uo R6 R + – + + ? – ? A2 A1 R2 R3 两级输出电压通过R2和R3反馈到A1的同相端。 uo1通过R2产生电压正反馈。受正反馈影响，uo1输出方波 A1为比较器，输出方波uo1 ； A2对方波uo1进行积分，输出三角波。 t t uo1 uo 0 0 +UZ -UZ 工作过程： 电路通电后，uo1和uo输出随机，设t=0 时uo1为正，由于正反馈作用，很快达到正饱和，uo1=+UZ , A2进行反向积分，uo下降 (设t=0,uo=0), 当t=t1 时 uo= -UZ ; C uo1 R5 DZ R1 + + ? – ? R4 uo R6 R + – + + ? – ? A2 A1 R2 R3 t1 t t uo1 uo 0 0 +UZ +UZ -UZ -UZ t1 t2 t3 工作过程： 若R2=R3，则此时两输出端反馈到A1同相端的电压之和为零，只要uo再下降一点，由于正反馈作用，A1立刻翻转， uo1= -UZ , A2开始反向积分( t1 ~t2 ); 当t=t2时，uo=+UZ，由于正反馈作用，A1再次翻转， uo1=+UZ ; t2~t3 ,A2 再次反向积分，重复上述过程。 uo C uo1 R5 DZ R1 + + ? – ? R4 R6 R + – + + ? – ? A2 A1 R2 R3 C uo1 R5 DZ R1 + + ? – ? R4 uo R6 R + – + + ? – ? A2 A1 R2 R3 +UZ +UZ -UZ -UZ t1 t2 t3 t t uo1 uo 0 0 可以证明电路的自激振荡周期为T=4RC T 振荡频率为： 改变RC可以调节频率；改变R2和R3可改变方波和三角波的对称性。 例1 已知运算放大器如图所示：运放的饱和值为 ±10v,ui1=6V, ui2=1V,R1=40K, R2=20K, R3=10K, R4= R5= R6=200K, RF1=RF2= R7=100K,C=10μF