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张国雄版测控电路Chapter6-4.pptx
第六章 信号转换电路;从信息形态变化的观点将各种转换分为三种:
从自然界物理量到电量的转换
电量之间的转换
从电量到物理量的转换
信号转换电路用于将各类型的信号进行转换。使具有不同输入、输出的部件可以联用
应考虑:
转换电路应具有线性特性
阻抗的匹配;第一节 采样保持电路;第一节 采样保持电路;第一节 采样保持电路;第一节 采样保持电路;捕捉时间:从发出采样指令的时刻起,直到输出信号稳定地跟踪上输入信号
为止,所需的时间定义为捕捉时间
关断时间:从发出保持指令地时刻起,直到输出信号稳定下来为止,所需的
时间定义为关断时间。;一、基本原理;第一节 采样保持电路;第一节 采样保持电路;一、基本原理;元件性能的影响和要求;元件性能的影响和要求;元件性能的影响和要求;元件性能的影响和要求;元件性能的影响和要求;元件性能的影响和要求;CD4051多路模拟开关;CD4051多路模拟开关;元件性能的影响和要求;什么是电容的吸附效应?;;第一节? 采样保持电路;当控制电压Uc为高电平时,V和V1导通,电路处于采样阶段
当控制电压Uc为低电平时,V和V1关断,电路处于保持阶段;在保持状态下,V的漏电流通过R流入运算放大器的输出端。由于该漏电流在R上形成的压降很小,一般低于10mV,所以V1的漏极与衬底间的电压很小
同样,V1源极与衬底之间的电压为运算放大器两输入端的电压差(即失调电压),也是很小的
在这种条件下,V1的漏电流大约减小两个数量级;可见采用V1后能将V与存储电容C隔离
一方面使V的漏电流不流经存储电容
另一方面又有效地降低了V1的漏电流,从而提高了存储电容的保持精度;二、采样保持实用电路;二、采样保持实用电路;二、采样保持实用电路;二、采样保持实用电路;二、采样保持实用电路;(3)高速S/H电路;(3)高速S/H电路;(4)集成采样-保持电路AD582;(4)集成采样-保持电路AD582;第二节?? 电压比较电路;当uiUR时,比较器输出逻辑1电平
当uiUR时,比较器输出逻辑0电平
当ui=UR时,是输出发生变化的临界点
可用器件
(1)通用运放
(2)专用比较器;比较器用通用运算放大器和专用集成比较器的区别?;一、电平比较电路;一、???平比较电路;2、求和型电平比较电路;2、求和型电平比较电路;;二、滞回比较电路;二、滞回比较电路;二、滞回比较电路;三、窗口比较电路;三、窗口比较电路;第三节?? 电压频率转换电路;1、用通用运放组成V/f转换电路;1、用通用运放组成V/f转换电路;N1组成的积分器输出uc为零
由比较器特性可知,此时:比较器输出uo为负向限幅电压 -Uz
开关管V截止,比较器同相端电压up为负向门限电平U2;积分器输出电压uc负向增加,ucU2时,比较器输出uo由负 向限幅电压突变为正向限幅电压
开关管V由截止变为导通,致使积分电容C通过R3放电,积分器输出Uc迅速回升
…;同时,uo通过正反馈电路使比较器同相端电压up突变为U1,从而锁住比较器的输出状态不随积分器输出回升而立即翻转
…;当积分器输出回升到uc≥U1时,比较器输出又由正向限幅电压突变为负向限幅电压,V又处于截止状态,同时up恢复为U2,积分器重新开始积分;1、用通用运放组成V/f转换电路;1、用通用运放组成V/f转换电路;对于放电过程,放电电流是个变数,其平均值为:;周期T包括两项:
第一项由输入电压对电容C的充电过程决定,f-V关系是线性的
第二项为一常数,它的大小由C的放电过程决定,是给f-V关系带来非线性的因素
为提高V/f转换的线性度,要求: ;2、集成V/f转换器 ;
;
;二、f/V转换电路;1、通用运放f/V转换电路;;;;1、通用运放f/V转换电路;由图a电路可得V1截止时N2反相输入端的电位:;计算出RC充电至UH所用的充电时间: ;第四节 电压电流转换电路;一、I/V转换器;一、I/V转换器;一、I/V转换器;一、I/V转换器;一、I/V转换器;二、 V/I转换器 ;利用叠加原理,可求出在ui、Ub、输出电流io作用下,输出:考虑只有输入电压ui作用时,因R3RL, R4(R7+RL)故有: ;如果运放开环增益及输入电阻足够大,则有: ;1)当N的开环增益及输入电阻足够大时,输出
电流io与输入电压ui的关系只与电阻R2(=R1),R4=(R3)
及反馈电阻R7有关而与放大器参数及负载电阻RL无关
2)输出电流io与输入电压ui的转换系数决定于电路参数
-如输入ui=0~10V,输出0~10mA时
R2=100K, R4=20K, R7=200K, Ub=0
-如输入ui=0~10V,输出4~20mA时
R2=100K, R4=20K, R7=125K
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