电子技术第3章 负馈放大器与集成运算放大器.ppt

3.4.3 信号处理电路 1.有源滤波器 （1）低通滤波器 低通滤波器是指低频信号能通过而高频信号不能通过的滤波器。 滤波器是一种能使部分频率的信号顺利通过而其他频率的信号受到很大衰减的装置，在信息处理、数据传送和抑制干扰等方面广泛应用。 同相端输入的滤波器 反相端输入的滤波器 由“虚短”“虚断”有 u+ u- 虚短，两点电位相同 由同相比例分析的结论，可知 故有 一阶低通滤波器的幅频特性 低频 通过 高频 衰减 由反相输入分析的结论，可知 一阶低通滤波器的幅频特性 低频 通过 高频 衰减 其中，f0＝ω0/2π称为截至频率，高于此频率的信号衰减20dB/十倍频程。 为了提高滤波效果，可以再加上一节RC网络，构成二阶低通电路。这样高频信号衰减速度更快，为-40dB/十倍频程。 运算电路图 幅频特性 引入反馈，加强高频段衰减程度 （2）高通滤波器 低通滤波器即是高频信号能通过而低频信号不能通过的滤波器。将低通滤波器中起滤波作用的电阻、电容互换，即成为高通。 运算电路图 幅频特性 高频 通过 低频 衰减 2.电压比较器 电压比较器是将输入电压与另一个参考电压进行幅度比较，由输出状态反映结果的电路。它能够鉴别输入电平的相对大小。 （1）过零比较器 电路图 传输特性 双向稳压器，由反相串联的稳压管组成 双向稳压器使得输出只有两个值UZ和?UZ。UZ是稳压电压。 uI0 uI0 当uI0时，u–0，uo＝–UZ； 当uI0时，u–0，uo＝+UZ。 可见，uI＝0处是输出电压的转折点，当输入正弦波，则输出负相矩形波。 波形图 在反相端另接一个固定电压UREF则成为电平检测比较器。 由叠加定理 当uIUT时，u–0，uo＝–UZ； 当uIUT时，u–0，uo＝+UZ。 电路图 传输特性 （2）迟滞比较器 过零比较器非常灵敏，但抗干扰能力较差，当输入电压于参考电压附近时，输出会在正负饱和输出间跳跃，易造成误动作。 引入正反馈到同相端，使比较参考电压随着输出电压变化，从而达到移动过零点的目的。 电路图 传输特性 由理想运放“虚断” 电路图 传输特性 可见，输出为正，uI与UT比较；输出为负，则uI与－UT比较，产生比较基准随输出变化的迟滞回差。 uI上升趋势时 uI下降趋势时 回差 [解] 迟滞比较电路 例3.4.4 已知R1=20K?，R2=100K?，双向稳压管稳压值为UZ＝6V，试画出UREF＝0V和6V时的传输特性。 UREF=0V传输特性 UREF=6V传输特性 由上页结论，当UREF＝0V时 当UREF＝6V时 有UT1＝6V，UT2＝4V 3.4.4 波形发生器 1.矩形波发生器 迟滞比较器 （正反馈） RC充放电回路 （负反馈） 电路图 由迟滞比较器的分析 uC与±UT的比较结果影响uo极性 设uo＝+UZ，而C未充电，uC+UT，uo经Rf给C充电，其间只要uC+UT，则维持+UZ输出不变。由迟滞比较器的传输特性曲线，当充电uC+UT时，输出变为–UZ，而uR2＝－UZ，C将通过Rf放电，uC降到－UZ以下将重复充电过程，如此往复输出矩形波。 波形图 2.三角波发生器 迟滞比较器 A1 反相积分器 A2 由叠加原理，A1同相端输入电压u＋为 式中，uo1为A1输出电压，其值等于±UZ。 当uo1＝+UZ时，积分器输入为正，输出为线性下降波形，u+也线性下降，当u+过零变负时，比较器A1翻转为–UZ。积分器输入为负，此时输出为线性上升波形， u+也线性上升，当u+过零变正时，比较器A1翻转为+UZ。如此往复，输出三角波形。 所以，差模放大倍数与单管共射放大器的电压放大倍数相同。 而一般有Rbrbe 有负载RL时 两管集电极输出一正一负、大小相同，则RL中间点为交流接地。 差模输入的差放 放大器的输入回路经过两个管子的发射结和RS，故输入电阻为 放大器的输出端经过两个Rc，故输入电阻为 差分电路对共模信号无放大、对差模信号有放大。说明只有输入有差别输出才有变动，即放大差模分量、抑制共模分量。 3.共模抑制比 表明差分放大器放大差模信号、抑制共模信号的能力，定义为 共模抑制比越大放大差模信号的能力越强，抑制共模信号的能力也越强，理想状况下KCMR趋于∞，一般为40~60dB。 3.3 集成运算放大器 主要要求： 1.了解集成运算放大器的结构组成 2.了解各级组成模块的作用及工作原理 3.了解集成运算放大器的主要技术指标 将晶体管、二极管、电阻的元件及连线全部几种制造在同一块半导体基片上，成为一个完整的固体电路，通称为集成电路。 与分立器件相比具有以下特点： 在同一硅片上采用相同工艺制造，特别适用于制造对称性高的电路（如差分放大器）。 电阻元件阻值范围受到局限，制造过高或过低阻值电阻困难较大，一般采用恒流源代替所需高值电阻。