西安交通大学赵进全模拟电子技术基础.pptx

上页,下页,返回,模拟电子技术基础,6.1,基本运算电路,6.1.1,加法运算,1,反相输入加法电路,运放工作于线性状态,电压并联负反馈,由两个分析依据,“,虚短,”,“,虚断,”,b,2,A,+,b,1,6,集成运放组成的运算电路,其中,故有,b,2,A,+,b,1,得,2,同相输入加法电路,运放工作于线性状态,电压串联负反馈,根据两个分析依据,“,虚短,”,“,虚断,”,由图可知,其中,故,A,+,b,1,b,2,同相端电压,式中,A,+,b,1,b,2,6.1.2,减法运算,运放工作于线性状态,电压负反馈,根据叠加原理,减法运算器,反相比例器,同相比例器,分解,A,+,b,1,b,2,+,同相比例,A,+,b,1,b,2,等效,反相比例,A,+,b,1,b,2,A,+,b,1,b,2,A,+,b,1,b,2,A,+,b,1,b,2,如果,如果,则,则,由图可知,其中,故,6.1.3,积分运算,C,A,+,i,R,+,输入阶跃电压,t,O,输出电压,随时间线性下降,运放的最大输出电压,输出饱和,t,O,t,O,输入电压,t,O,输出电压,故,6.1.4,微分运算,由图可知,其中,C,A,+,i,F,R,+,微分电路的阶跃响应,U,t,O,t,O,输入信号,输出信号,输入电压,输出电压,t,O,t,O,T,6.2.1,对数运算,6.2,对数和反对数运算电路,由图可知,故,R,+,A,T,+,T,选用,PNP,型,当,u,I,0,时,故,6.2.2,反对数运算,由图可知,R,T,+,A,b,1,b,2,6.3,模拟乘法器及其应用,乘法器符号,实现的功能,K,1,对数乘法器,由此可知，可利用对数电路、加法电路和反对数电路实现的乘法运算功能。,式中,6.3.1,乘法器的工作原理,由,原理框图,对数运算,对数运算,加法,运算,反对数运算,对数乘法运算电路,R,1,+,A,1,T,1,R,2,+,A,2,T,2,R,4,+,A,3,R,3,R,6,+,A,4,T,4,R,5,2.,变跨导式乘法器,R,T,1,T,2,T,3,T,4,+,+,+,_,+,A,_,在图示电路中,因为,R,T,1,T,2,T,3,T,4,+,+,+,_,_,则,因,T,3,、,T,4,构成电流镜,当,时,R,T,1,T,2,T,3,T,4,+,+,+,_,_,由以上各式得,式中,R,T,1,T,2,T,3,T,4,+,+,+,_,_,接入差分比例电路,R,T,1,T,2,T,3,T,4,+,+,+,_,+,A,_,1.,平方运算电路,6.3.2,乘法器应用电路,K,2,开平方运算电路,由图可知,故,K,+,A,3.,除法运算电路,由图可知,故,K,+,A,4.,调制与解调,音频信号,载波信号,幅度调制原理框图,滤波器,带 通,K,输出信号,滤除单边带信号,滤波器,带 通,K,幅度解调原理框图,载波信号,调幅信号,载波信号,调幅信号,音频信号,滤波器,低 通,K,输出信号信号,滤除高频信号,载波信号,调幅信号,音频信号,滤波器,低 通,K,6.4.1,选型,专,用,型,类 型,特 点,应 用 场 合,通用型,种类多，价格便宜,一般测量、运算电路,低功耗型,功耗低,遥感、遥测电路,高精度型型,测量精度高、零漂小,毫伏级或更低微弱信号测量,高输入阻抗型,R,id,对被测信号影响小,生物医电信号提取、放大,高速宽带型,带宽高、转换速率高,视频放大或高频振荡电路,高压型,电源电压,48,300V,高输出电压和大输出功率,集成运放及其特性简表,6.4,集成运算放大器使用中的几个问题,6.4.2,调零,常用的调零电路,带调零引出端,2,3,1,5,4,7,6,无调零端,LM 324,6.4.4,保护,1,输入保护,6.4.3,消振,自激振荡的原因,运放的增益高,存在寄生电容,加入消振电容,消振的措施：,保护电路,R,+,A,b,1,b,2,2.,输出保护,保护电路,+,A,6.4.5,运算电路的误差分析,运放低频等效电路,（,+,）,r,id,（）,1.,共模抑制比,K,CMR,为有限值的影响,图示电路中,等效共模输入电压,等效差模输入电压,A,b,1,b,2,而理想运放的输出电压为,输出电压,代入,u,Ic,、,u,Id,得,A,b,1,b,2,故 输出电压的相对误差,2,及 为有限值的影响,在图示电路中，由于,另一方面，由叠加原理得,A,b,1,b,2,由此得实际的输出电压,而理想运放的输出电压为,A,b,1,b,2,故 输出电压的相对误差,3,运放的偏置和失调的影响,偏置和失调对运放的影响图,+,A,(1),仅考虑反相输入端 的影响,+,A,(2),仅考虑同相输入端 和 的影响,+,A,(3),仅考虑失调电压 的影响,+,A,根据叠加原理，以上三种情况的共同影响为,+,A,例,1,用理想集成运算放大器实现下列运算关系，并画出电路图。要求所用的运算放大器为三个，元件的取值,范围为,：,练 习 题,解,根据题意，将要求实现下列运算关系变形为,那么式,可以用积分器来实现。,1 k,W,R,1 M,W,式,可以用反相输入的加法器来实现。,最后，在用一级反相器，即可实现运算,图中,实现电路,+,1,m,F,A,3,60k,W,1M,W,60k,W,20k,W,60k,W,100k,W,100k,W,A,2,A,1,+,+,例,2,图示电路是一个由理想运算放大器组成的可调稳压电源，稳压管,D,Z,的稳压值为,U,Z,。,+,A,(2),若要改变,U,O,的符号（极性），而不改变,U,O,的大小，问电路必须做哪些改动？,(1),试求用,U,Z,表示的,U,O,表达式；,解,(1),设流过,R,1,、,R,2,的电流为,I,1,、,I,2,如图所示。,I,1,I,2,+,A,那么，,R,3,上的电压即,U,Z,，于是,因,U,+,=,U,I,1,I,2,+,A,故 输出电压,(2),为了改变,U,O,极性，须将原,+,V,CC,端接地，原接地端改接,V,CC,，同时将稳压管,D,Z,的正负极性调换。,+,A,改变后的电路,例,3,利用运算放大器求解微分方程，并画出电路图。,解,将上式写成,那么,用运放实现的电路图,R,11,+,A,3,+,+,+,+,+,R,11,R,11,R,12,R,F2,R,13,R,14,R,F4,R,F5,R,15,R,16,R,F6,C,F1,C,F3,A,4,A,5,A,6,A,2,A,1,7.1,电子系统概述,7,信号检测与处理电路,传感器,放大器,滤波器,增益调整,采样保持,A/D,转换器,计算机系统总线,控制电路,信号检测系统基本框图,传感器,放大器,滤波器,增益调整,采样保持,A/D,转换器,计算机系统总线,控制电路,提取测量信号,放大测量信号抑制干扰信号,去除无用信号,信号加工处理系统,7.2.1,测量放大器,常用于,热电偶、应变电桥、流量计、生物电测量以及其它具有较大共模干扰的直流缓变微弱信号的检测。,7.2,信号检测系统中的放大电路,b.,共模抑制比高,a.,输入抗阻高,主要特点,1.,三运放测量放大器,b.,电阻,R,3,、,R,4,、,R,5,、,R,6,要精密配合（,R,3,=,R,5,、,R,4,=,R,6,）。,a.,运放,A,1,、,A,2,的特性一致性。,对电路要求,(1),原理图,A,1,A,2,A,3,+,_,b,1,b,2,+,_,i,+,+,+,由图可知,(2),电路分析,A,1,A,2,A,3,+,_,b,1,b,2,+,_,i,+,+,+,A,1,A,2,A,3,+,_,b,1,b,2,+,_,i,+,+,+,放大器具有很高的抑制共模信号的能力,令,输出,u,O,与共模信号,u,Ic,无关,2.,单片集成测量放大器,AD521,工作原理与,三运放测量放大器类似,性能指标,(2),输入阻抗,3,10,9,。,(3),增益带宽大于,2 MHz,。,(4),电压放大倍数,0.1,10,000,。,(5),电源电压,(5,18)V,。,(6),过载能力较强，动态特性好。,(,1,),共模抑制比,120 dB,。,(1),引脚说明,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,13,12,14,OUT,OFF SET,V,IN,R,G,+IN,SENSE,REF,R,S,COMP,OFF SET,R,S,V,+,R,G,(2),基本连接方式图,1,2,3,4,5,6,7,8,10,11,12,13,14,AD521,+,7.2.2,隔离放大器,特点,信号传递的主要方式,1.,电磁耦合,2.,光电耦合,输入回路与输出回路之间是电绝缘的,二极管,二极管型,二极管,三极管型,1.,光电耦合隔离放大器,光敏二极管,I,o,I,i,I,i,I,o,发光二极管,发光二极管,光敏三极管,b.,采用负反馈技术。,光电耦合器的特点,a,.,耦合器中的发光和光敏元件都是非线性器件,b,.,非线性器件传输模拟信号将会导致信号失真,克服非线性失真通常采取的措施,a.,给非线性器件施加合适的直流偏置，在小范围内线性传输信息。,一种典型的光电耦合隔离放大器,C,A,1,O,1,A,2,+15V,+5V,15V,15V,+15V,+5V,R,W,R,2,O,2,GND,2,GND,1,T,2,T,1,C,A,1,O,1,A,2,+15V,+5V,15V,15V,+15V,+5V,R,W,R,2,O,2,GND,2,GND,1,T,2,T,1,电压并联负反馈,C,A,1,O,1,A,2,+15V,+5V,15V,15V,+15V,+5V,R,W,R,2,O,2,GND,2,GND,1,T,2,T,1,电压串联负反馈,电压并联负反馈,C,A,1,O,1,A,2,+15V,+5V,15V,15V,+15V,+5V,R,W,R,2,O,2,GND,2,GND,1,T,2,T,1,串联负反馈的判断,电压串联负反馈,电压并联负反馈,工作原理,O,1,、,O,2,特性相同,R,1,=,R,4,+,R,W,R,1,=,R,4,+,R,W,C,A,1,O,1,A,2,+15V,+5V,15V,15V,+15V,+5V,R,W,R,2,O,2,GND,2,GND,1,T,2,T,1,u,CE2,u,CE1,=,u,CE2,u,CE1,O,1,、,O,2,特性相同,R,1,=,R,4,+,R,W,R,1,=,R,4,+,R,W,C,A,1,O,1,A,2,+15V,+5V,15V,15V,+15V,+5V,R,W,R,2,O,2,GND,2,GND,1,T,2,T,1,u,O,=,u,CE1,u,I,=,u,CE2,u,O,=,u,I,u,CE2,u,CE1,=,u,CE2,u,CE1,C,A,1,O,1,A,2,+15V,+5V,15V,15V,+15V,+5V,R,W,R,2,O,2,GND,2,GND,1,T,2,T,1,实现信号隔离,实现信号传输,两地独立,两地独立,输入、输出级之间是电气绝缘的,u,O,=,u,I,C,A,1,O,1,A,2,+15V,+5V,15V,15V,+15V,+5V,R,W,R,2,O,2,GND,2,GND,1,T,2,T,1,放大器原理图,2.,变压器隔离放大器,+,-,1,A,调制器,隔 离,电 源,解调器,振荡器,+,-,2,A,输入屏蔽,输出屏蔽,u,O,u,I,+,-,1,A,调制器,隔 离,电 源,解调器,振荡器,+,-,2,A,输入屏蔽,输出屏蔽,u,O,u,I,调 制,给输入侧提供能量,两侧电源独立,解 制,输入、输出侧间电气绝缘,变压器隔离放大器,AD277,原理图和引脚,+,-,1,A,调制器,隔 离,电 源,解调器,振荡器,+,-,2,A,输入屏蔽,输出屏蔽,16,15,11,14,10,12,13,(+,V,CC,),1,2,6,8,7,3,4,9,5,(+15V),(-15V),(,V,EE,),7.3.1,滤波器的基础知识,功能,:,允许信号中某一部分频率的分量通过。,通带,:,能够通过信号的频率范围。,阻带,:,不能够通过信号的频率范围。,截止频率,:,通带和阻带之间的分界频率。,7.3,有源滤波器,滤波器的分类,a.,根据处理的信号不同分为,b.,根据使用的滤波元件不同分为,数字滤波器,模拟滤波器,RC,型,LC,型,RLC,型,c.,根据工作频率不同分为,低通滤波器,高通滤波器,带通滤波器,带阻滤波器,全通滤波器,f,A,0,理想滤波器的幅频特性,低通,f,A,0,通,带,高通,带阻,带通,通,带,通,带,通,带,通,带,A,f,0,f,A,0,0,f,A,0.707,实际低通滤波器的幅频特性,实际特性,理想,特性,阻带,过渡带,通带,d.,根据滤波器的阶数分,一阶滤波器,二阶滤波器,高阶滤波器,e.,根据采用的元器件不同分,无源滤波器,有源滤波器,滤器的阶数越高，性能越好。,组成,:,由电阻、电容、电感等无源器件组成。,体积和重量比较大，电感还会引起电磁干扰。,(a),无源滤波器,电路简单,高频性能好,工作可靠,优点,通带信号有能量损耗,负载效应比较明显,缺点,C,R,R,L,无源高通滤波器,(b),有源滤波器,电路体积小、重量轻。,通带内的信号可以放大。,精度高、性能稳定、易于调试。,负载效应小。,组成：由电阻、电容和有源器件（如集成运放）组成。,优点,可以多级相连，用低阶来构成高阶滤波器。,通带范围小。,需要直流电源。,适用于低频、低压、小功率等场合。,缺点,1.,一阶低通有源滤波器,7.3.2,低通有源滤波器,(1),电路组成,(2),电路分析,a.,电路的传递函数,+,_,_,+,+,式中,Z,1,(s),Z,2,(s),故,+,_,_,+,+,令,滤波器的通带增益,+,_,_,+,+,b.,滤波器的频率特性,令,s=j,w,，得,滤波器的频率特性,式中,即,因电路的频率特性与,f,的一次,方有关,故称之为一阶,RC,有源滤波器,c.,滤波器的幅频特性,由,得,d.,相频特性,讨论幅频和相频特性,(a),(b),(c),w,c,、,f,c,分别称为滤波器的截止角频率、截止频率。,滤波器具有低通的特性。,3dB,0,20lg|,A,(j,w,)|/dB,幅频特性曲线,20dB,/,十倍频,幅频特性曲线,由,(3),一阶滤波器特点,a.,电路简单。,b.,过渡带的衰减慢，衰减速率,20dB/,十倍频。,2.,二阶有源低通滤波器,(1),电路组成,(2),电路分析,a.,电路的传递函数,无限增益多路反馈型二阶有源低通滤波器,1,2,+,_,+,_,.,_,+,对节点,1,、,2,列节点电压方程,节点,1,节点,2,1,2,+,_,+,_,.,_,+,由上两式得,其中,电路的品质因数,滤波器的特征角频率,式中,为滤波器的通带增益,b.,滤波器的频率特性,令,s=j,w,，得,滤波器的频率特性,c.,滤波器的幅频特性,由,得,d.,滤波器的相频特性,e.,幅频特性分析,当,n,时，,电路具有低通滤波器特性,当,=,n,时,由式,知,或,幅频特性曲线,1,0,3,10,Q,=10,5,2,1,0.707,0.5,40,这种滤波器称为切比雪夫（,Chebyshev,）型滤波器,a.,特性有峰值。,1,0,3,10,Q,=10,5,2,1,0.707,0.5,40,当,时,b.,Q,值越大，尖峰,越高。,c.,当 时，电路,将产生自激振荡。,d.,过渡带衰减,速度较快。,c.,Q,值越小，幅频特性下降得越早。,a.,特性无峰值。,b.,通带有衰减。,当,时,1,0,3,10,Q,=10,5,2,1,0.707,0.5,40,c.,幅频特性最平坦,a.,无峰值,这种滤波器称为最大平坦或巴特沃斯（,Butterworth,）型滤波器。,当,时,1,0,3,10,Q,=10,5,2,1,0.707,0.5,40,b.,在,n,的频域,下降量最小,巴特沃斯（,Butterworth,）型滤波器的幅频特性,当,此时的特征角频率,w,n,才是截止角频率,w,c,。,1,0,3,10,40,40dB,/,十倍频,1,一阶高通有源滤波器,7.3.3,高通有源滤波器,(1),低通与高通电路的对偶关系,C,换成,R,R,换成,C,b.,电路分析,(2),一阶高通滤波器,a.,电路组成,(a),传递函数,Z,1,(,s,),Z,2,(,s,),+,_,_,+,+,_,式中,通带增益,截止角频率,+,_,_,+,+,_,滤波器的频率特性,令,(b),频率特性,由,得,滤波器的截止频率,(c),滤波器的幅频特性,由,得,幅频特性曲线,o,十倍频,2,二阶高通有源滤波器,(,1,),电路组成,(,2,),电路分析,压控电压源型电路,二阶高通有源滤波器,+,_,+,_,+,_,A,等效方框内的电路,等效电路,A,0,3,2,+,+,+,_,+,_,+,_,A,对节点,3,、,2,列节点电压方程,节点,3,节点,2,a.,传递函数,A,0,3,2,+,+,由以上两式电路的传递函数为,其中,品质因数,通带增益,特征角频率,b.,频率特性,令,由,得,c.,幅频特性,幅频特性曲线,1,0,3,Q,=10,5,2,1,0.707,0.5,7.3.4,带通和带阻有源滤波器,1,二阶带通有源滤波器,(1),电路组成,(2),电路分析,3,2,+,_,_,+,+,A,等效方框内的电路,等效电路,3,2,+,_,_,+,+,A,3,2,_,_,+,+,A,0,对节点,3,、,2,列节点电压方程,节点,3,节点,2,3,2,_,_,+,+,A,0,中心频率,通带增益,品质因数,a.,电路的传递函数,得滤波器的频率特性,c.,频幅特性,b.,频率特性,将,s,=j,代入式,幅频特性分析,当 时，,(a),当,时，,(b),当,时，,(c),电路具有带通特性,称为中心角频率,知 在截止频率上满足,即,求解上式得,d.,通频带,由,故 滤波器的通频带宽,Q,值越大，通频带越窄，,滤波器的,选择性越强。,Q,=10,5,2,1,0.5,0,20,40,/,w,o,w,1,0.1,dB,A,j,A,/,|,),(,|,lg,20,0,带通滤波器的幅频特性,2,二阶带阻有源滤波器,(1),电路组成,C,2,C,R,3,2,R,C,R,/2,4,+,_,+,_,+,_,双,T,选频网络,列节点电压方程,节点,2,(2),电路分析,a.,传递函数,节点,3,C,2,C,R,3,2,R,C,R,/2,4,+,_,+,_,+,_,节点,4,式中,C,2,C,R,3,2,R,C,R,/2,4,+,_,+,_,+,_,其中：,故 传递函数,得滤波器的频率特性,将,s,=j,代入式,b.,频率特性,c.,滤波器的幅频特性,幅频特性分析,当 时，,(a),当,时，,(b),当,时，,(c),电路具有带阻特性,为中心角频率,解之得截止角频率,上限,d.,滤波器的阻带,下限,令,故 滤波器的阻带宽为,带通滤波器幅频特性,1,10,0,0.1,-50,Q,小,Q,大,功能,用来比较输入电压相对大小,输出端的信号状态,高电平和低电平,7.4,电压比较器,输入电压,比较电压（基准电压或参考电平）,输入端的信号,工作原理,输入电压偏离参考电压时，输出电压将发生从高到低（或从低到高）的跃变（称之为比较器翻转）。,7.4.1,单门限电压比较器,1.,零电平比较器,(2),电路特点,b.,，,a.,运放工作于开环状态,c.,输出电压,u,O,V,CC,(1),电路组成,R,b,2,b,1,+,_,+,_,_,+,a.,当 时，,b.,当,时，,(3),工作原理,(4),传输特性,O,与零电平（电位）进行比较，故称为零电平比较器。,R,b,2,b,1,+,_,+,_,_,+,O,理想特性,实际特性,不灵敏区,(5),电路存在的问题,a.,输出电压基本由电源电压确定。,b.,输出电平易受电源波动、饱和深度的影响。,c.,输出电平不易改变。,R,b,2,b,1,+,_,+,_,_,+,改进型的零电平比较器,限流电阻,双向限幅稳压管,输出电压,输入保护电路,R,D,Z,+,_,+,_,+,_,D,1,D,2,传输特性,O,2,非零电平比较器,电路简单,灵敏度高,抗干扰能力差,单门限电压比较器的特点,O,传输特性,R,D,Z,+,_,+,_,+,_,U,R,t,O,O,t,干扰,干扰,比较电压,U,R,输入电压,输出电压,误动作,误动作,单门限比较器抗干扰性能差的波形图,7.4.2,多门限电压比较器,1,迟滞比较器,1),反相输入迟滞比较器,D,z,+,_,+,_,给电路提供双极性参考电平,加速输出翻转过程,引入正反馈,正反馈的作用,D,z,+,_,+,_,反馈电压,输出电压,a.,工作原理,D,z,+,_,+,_,u,O,u,I,传输特性,O,如果,u,I,U,R,=,KU,Z,时，,只要,u,I,U,R,传输特性,D,z,+,_,+,_,u,O,u,I,传输特性,O,(c),当,u,O,=,U,Z,时,如果,u,I,U,R,D,z,+,_,+,_,u,O,u,I,传输特性,O,此时,(d),当,u,I,U,R,=,KU,Z,时,只要,u,I,KU,Z,传输特性,当,时,(a),D,z,+,_,b,1,b,2,即,O,只要,U,o,=,U,Z,u,I,KU,Z,传输特性,当,时,(b),D,z,+,_,b,1,b,2,O,输出维持原状态,U,o,=,U,Z,|u,I,|,KU,Z,传输特性,当,时,(c),D,z,+,_,b,1,b,2,O,输出维持原状态,U,o,=,U,Z,|u,I,|,KU,Z,传输特性,当,时,D,z,+,_,b,1,b,2,O,同相输入迟滞比较器,传输特性,具有逆时针旋转的特性,c.,特性平移的迟滞比较器,图中,D,z,+,_,b,1,b,2,即,令,得电路的翻转电平为,D,z,+,_,b,1,b,2,迟滞回环沿着坐标横轴平移,传输特性,O,2.,窗口比较器,(1),电路,A,1,D,1,D,2,A,2,+,+,T,D,1,导通,D,2,截止,A,1,输出高电平,A,2,输出低电平,当,时,(a),输出电压,2.,工作原理,（设,）,晶体管,T,饱和导通,A,1,D,1,D,2,A,2,+,+,T,A,2,输出高电平,当,时,(b),输出电压,A,1,输出低电平,D,1,截止,D,2,导通,晶体管,T,饱和导通,A,1,D,1,D,2,A,2,+,+,T,晶体管,T,截止,A,2,输出低电平,当,时,(c),输出电压,A,1,输出低电平,D,1,截止,D,2,截止,A,1,D,1,D,2,A,2,+,+,T,工业控制系统，测量温度、压力、液面等的范围。,窗口比较器的主要应用,O,传输特性,LM111,系列的封装形式和引脚排列,7.4.3,集成电压比较器,+,_,1,2,3,4,5,6,7,8,OUT,GND,IN,IN,+,BAL,BAL/S,+V,CC,V,CC,LM111,系列典型应用电路,具有选通的接法,R,T,1,2,3,4,5,6,7,8,5,选通,+5V,+,_,3k,W,C,基本应用电路,2,3,4,5,6,7,8,1,W,k,3,+,电路,2,3,7,3KW,+,LM111,系列实现的施密特电路,传输特性,O,例,1,在图示电路中，设各运放都具有理想特性。试求：,(a),A,u,1,=,U,o3,/,U,i,(b),电路的中频电压放大倍数,A,u,m,=,U,o,/,U,i,;,练习题,A,1,A,2,A,3,R,1,R,2,R,3,R,4,R,5,R,6,R,7,u,I,u,O2,u,O1,u,O,A,4,R,9,C,2,330k,W,27k,W,110k,W,15,m,F,R,L,R,11,C,1,u,O3,R,8,10k,W,10k,W,3.33k,W,+,_,+,+,+,_,_,_,_,+,10k,W,10,k,W,33k,W,3.33k,W,3.33k,W,;,(c),整个电路的上、下限截止频率,f,H,和,f,L,之值。,解,由图可知，运放,A,1,A,3,构成三运放测量放大器，运放,A,4,构成一阶低通滤波器，电容器,C,2,和负载,R,L,构成高通滤波器。,A,1,A,2,A,3,R,1,R,2,R,3,R,4,R,5,R,6,R,7,u,I,u,O2,u,O1,u,O,A,4,R,9,C,2,330k,W,27k,W,110k,W,15,m,F,R,L,R,11,C,1,u,O3,R,8,10k,W,10k,W,3.33k,W,+,_,+,+,+,_,_,_,_,+,10k,W,10,k,W,33k,W,3.33k,W,3.33k,W,(a),写出,u,O2,与,u,i,的关系,A,1,A,2,A,3,R,1,R,2,R,3,R,4,R,5,R,6,R,7,u,I,u,O2,u,O1,u,O,A,4,R,9,C,2,330k,W,27k,W,110k,W,15,m,F,R,L,R,11,C,1,u,O3,R,8,10k,W,10k,W,3.33k,W,+,_,+,+,+,_,_,_,_,+,10k,W,10,k,W,33k,W,3.33k,W,3.33k,W,(b),电路的中频电压放大倍数,所以，,A,u,1,=,U,o3,/,U,i,=3,A,1,A,2,A,3,R,1,R,2,R,3,R,4,R,5,R,6,R,7,u,I,u,O2,u,O1,u,O,A,4,R,9,C,2,330k,W,27k,W,110k,W,15,m,F,R,L,R,11,C,1,u,O3,R,8,10k,W,10k,W,3.33k,W,+,_,+,+,+,_,_,_,_,+,10k,W,10,k,W,33k,W,3.33k,W,3.33k,W,(c),整个电路的上、下限截止频率分别为,A,1,A,2,A,3,R,1,R,2,R,3,R,4,R,5,R,6,R,7,u,I,u,O2,u,O1,u,O,A,4,R,9,C,2,330k,W,27k,W,110k,W,15,m,F,R,L,R,11,C,1,u,O3,R,8,10k,W,10k,W,3.33k,W,+,_,+,+,+,_,_,_,_,+,10k,W,10,k,W,33k,W,3.33k,W,3.33k,W,例,2,在图示电路中，已知稳压管,D,Z1,、,D,Z2,的击穿电压分别为,U,Z1,=3.4 V,U,Z2,=7.4 V,正向压降皆为,U,D1,=,U,D2,=0.6 V,，运放,A,具有理想的特性。画出,u,I,由,6 V,变至,+6 V,，再由,+6 V,变至,6 V,时电路的电压传,输特性曲线。,A,+,_,解,(a),由图可知电路的输出电压极限值,A,+,_,(b),运,放反相输入端电压,同相输入端电压,当输入电压,u,I,由,6V,向,+6V,方向变化时，如果同相输入端的电压,u,+,低于,U,R,，输出电压,u,O,为,U,omin,；,A,+,_,由,得,当,同相输入端的电压,u,+,略高于,U,R,时，比较器翻转，输出电压,u,O,为,U,omax,。,U,H,=5.3 V,设此时的输入电压为,U,H,A,+,_,当,u,I,由,+6V,向,6V,方向变化时，如果,u,+,高于,U,R,，输出电压,u,O,为,U,omax,；,当,u,+,略低于,U,R,时，比较器再次翻转，输出电压,u,O,为,U,omin,。,设此时的输入电压为,U,L,由,得,A,+,_,由此可画出电路的传输特性,u,O,u,I,O,U,H,U,L,U,omin,U,omax,传输特性,A,+,_,例,3,在图示电路中，设运算放大器,A,具有理想的特性，其最大输出电压,稳压管 的稳定电压为,试画出电路的电压传输特性曲线。,A,+,_,解,由图可知，当稳压管,D,Z,击穿后，由于其动态电阻很小，电路引入深度负反馈。,故运放的“虚短”仍然成立。,电路的输出电压,此时，电阻,R,3,两端的电压为,A,+,_,由,知,当 时，输出高电平电压,当 时，输出低电平电压,A,+,_,由于运放的同相输入端电压,当 时电路的低电平阈值电压为,故当 时,电路的高电平阈值电压为,A,+,_,即当 时，；,当 时，；,由此可画出电压传输特性。,U,H,U,L,u,O,u,I,U,OH,U,OL,O,电压传输特性,A,+,_,例,4,电路如图所示，已知集成运,A,1,、,A,2,的性能理想。,(1),写出 与 、关系式,;,(2),设,t,=0,时，,u,O,=12V,，,u,C,(0)=0V,。当,u,I1,=,10V,，,u,I2,=0V,时，那么经过多长时间,u,O,翻转到,12V;,u,I1,+,-,A,2,D,Z,+,-,A,1,u,I2,R,1,R,2,R,7,R,3,R,4,R,5,R,6,100,k,W,u,O1,12V,u,O,100,k,W,50,k,W,10,k,W,1,k,W,10,k,W,2,k,W,C,1m,F,(4),画出 、与 的波形。,(3),从,u,O,翻转到,12V,的时刻起,u,I1,=,10V,u,I2,=15V,，又经过多长时间,u,O,再次翻回,12V;,u,I1,+,-,A,2,D,Z,+,-,A,1,u,I2,R,1,R,2,R,7,R,3,R,4,R,5,R,6,100,k,W,u,O1,12V,u,O,100,k,W,50,k,W,10,k,W,1,k,W,10,k,W,2,k,W,C,1m,F,解,(1),由图可知，运放,A,1,组成了积分电路。故,u,I1,+,-,A,2,D,Z,+,-,A,1,u,I2,R,1,R,2,R,7,R,3,R,4,R,5,R,6,100,k,W,u,O1,12V,u,O,100,k,W,50,k,W,10,k,W,1,k,W,10,k,W,2,k,W,C,1m,F,(2),由于运放,A,2,组成了反相输入迟滞电压比较器。故,u,O,翻转的条件是,u,I1,+,-,A,2,D,Z,+,-,A,1,u,I2,R,1,R,2,R,7,R,3,R,4,R,5,R,6,100,k,W,u,O1,12V,u,O,100,k,W,50,k,W,10,k,W,1,k,W,10,k,W,2,k,W,C,1m,F,已知,t,=0,时，,u,O,=12 V,，,u,C,(0)=0 V,。,当,u,I1,=,10V,，,u,I2,=0V,时,u,I1,+,-,A,2,D,Z,+,-,A,1,u,I2,R,1,R,2,R,7,R,3,R,4,R,5,R,6,100,k,W,u,O1,12V,u,O,100,k,W,50,k,W,10,k,W,1,k,W,10,k,W,2,k,W,C,1m,F,令,得,u,O,翻转到,12V,的时间为,(3),当 时 再次由,12V,翻转到,12V,令,即,解得,(4),、与 的波形图,0,15,20,100,0,2,20,100,12,20,100,t/,ms,12,2,t/,ms,t/,ms,u,I2,/V,u,O1,/V,u,O,/V,t,1,t,2,t,1,t,1,t,2,t,2,10,u,I1,/V,t/,ms,0,0,