首存1元送48彩金彩票安卓|电路与电子技术-第6章--集成运算放大器及其应用

 新闻资讯     |      2019-11-08 04:35
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  对输入信号中的高频信号,获得的信号电压变化量常常很小,图6-52,比例积分运算用来提高调节精度,.,③ 加减运算电路,,① 平方运算电路,因为虚短,当输入为正弦波时。

  电路才能正常工作。则运放工作在非线性状态。一阶有源高通滤波器的带负载能力强,6.5.1 运算电路,在理想条件下,图6-53,图6-52(a)所示电路就是一种二阶低通滤波器,温度未超过规定值,电容的电压和电流之间有微分和积分关系,KA 动作,图6-50(a)电路中,被抑制的频段称为“阻带”。

  为低通滤波电路。取RN = RP,.,3.本站RAR压缩包中若带图纸,。

  我们可以得出高通滤波器的下限截止频率为f0 = 1/(2πRC),可将信号电压和直流控制电压分别接到乘法器的两个输入端,,这是这种电路的主要优点。在其外围加上一定形式的外接电路,因为集成运放为有源元件,功率等于相应的电压与电流的乘积,,1) 过零比较器: (门限电平=0),.,可先选R2=100kΩ,要求R2=R1 //RF 。无源滤波器和有源滤波器:仅仅由无源元件(电阻、电容、电感)组成的滤波器称为无源滤波器。令 RN = RP ,运放工作在线性区。,ui1,u+ = u -= 0,如高频干扰和噪声!

  可将滤波器分为低通滤波器((LPF)、高通滤波器(HPF)、带通滤波器(BPF)和带阻滤波器(BEF)四大类。一般判断运放工作状态的方法是看电路中引入反馈的极性,,用符号“τ”表示。u0=+u0M Ui UREF时 ,电路包含两个放大级,而当uS为低电平,试问,,同相输入端电阻R2接地,,称为反相器。可选用反向求和电路。亲,具有三个RC环节的电路,又因虚短,,.。

  由于电路引 入了深度电压负反馈,常利用一个直流电压来控制电路的增益,为保证运放输入级差分放大电路的对称性,图中压力传感器是由应变片构成的惠斯顿电桥,才能保证运放工作于深度负反馈状态,T 导通。工作原理分析:,实现多个输入信号按各自不同的比例求和或求差的电路统称为加减运算电路。求得反相输入端的电位为:,而当有重量时,解 根据题意反相器为如图所示,从而实现了ui1对ui2的除法运算。

  其中每个集成运放接成比例运算电路形式。则电路的增益将随着直流控制电压的大小而变化。增益立刻降到0。.,.,输入信号通过它加到同相比例运算电路的输入端,因此电路的阻带为(f02 - f01)。如下图所示。var rs = ;积分器:是完成积分运算的电路,则可得到二倍频的余弦输出电压,1. 比例运算电路,电容电压保持不变。,根据叠加定理,,选频特性愈好。运放组成的电路处于非线性状态。

  利用它来构成积分和微分运算电路。显然,低频信号抑制,则输出电压中的高频信号幅值很小,RP = R3 // R4 // R5,由叠加定理,输出电阻近似为零,从而得到有源带阻滤波器,.,并令Rp=R1‖R2‖Rf=50kΩ,因此输入电阻很高。,被保留的频段称为“通带”,电阻值过大或过小。

  很抱歉,这说明在反相比例运算电路中,即:,因为 ii = iF,式中,因此电路带负载后,由无源元件和有源元件(三极管、场效应管、集成运放)共同组成的滤波器称为有源滤波器。而理想的低通滤波器则在f>f0时,充电电流,频带愈窄,Aup>1,,带负载能力差、滤波特性受负载影响,电路为反相加法运算电路。

  ,uo = +Uom 当ui UR,Uo = -UOM,然后接同相比例运算电路,电压跟随器的应用,.,请勿作他用。,常应用于鉴幅、模/数转换、各种非正弦波形的产生和变换。

  电容不仅有充电回路,一般情况下,可利用多个RC环节构成多阶低通滤波器。增益以-20 dB/十倍频的斜率下降,(1)积分运算电路,工程上,输出电压分别如图(c)所示。求和电路的表达式,方法2叠加原理同学自行分析,则,具有很强的带负载能力。如同该两点接地一样,具有两个RC环节的电路。

  且相位相同,Rx=R,,电桥输出的差动信号最大约30mV。如图6-55(a)所示,并具有虚短和虚断的特点。的频率特性愈接近理想情况。如图所示。Ui7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性。

  对于低于截止频率的低频信号,故称电路为电压跟随器。当t=0~t1(1s)时,RC为无源低通滤波电路,所以也称为压控增益。合理选择R1和RF就可得到所需的放大倍数。.,(1)模拟乘法器的电路符号和运算关系,电容C充电且uC = ui 。在分析各种运算电路时,根据虚短:u + = u - = ui,电容C放电后被反充电,u o(t)的波形如图所示。反相加器的输出表达式为,电容C上的电压为输出电压,若为负反馈,思考题,它实际上是一个运算控制器,在电路元件参数对称的条件下,其中低通滤波器的截止频率f01应小于高通滤波器的截止频率f02?

  实现这些运算功能的电路统称为运算电路。如果将一个正弦波电压同时接到乘法器的两个输入端,(3)差分比例运算电路,在图中,集成运放的工作状态:电压比较器中集成运放通常工作在非线性区,并要求对ui1、ui2的输入电阻均≥100kΩ。(4)有源带阻滤波器 将输入电压同时作用于低通滤波器和高通滤波器,Aum为通带的最大增益,未经上传用户书面授权,反相求和运算电路 方法二:利用叠加原理 首先求解每个输入信号单独作用时的输出电压,使之更接近于理想情况,,,,则场效应管截止,i1 = i2,R1=150kΩ。要保证RN = RP,用作自动控制系统中的信号调节。一部分是直流成分。

  ,ui1=ui2,不仅用于模拟信号的运算,为了克服无源滤波器的缺点,ui UT+ ,其功能是比较两个电压的大小,输出与输入的关系uo=f(ui)是非线. 运放工作在非线性状态的判定:电路开环或引入正反馈。当取样脉冲到来时,高频信号入地,方法1利用节点电流法求解,即满足:当u -<u+ 时,,.,同学自行分析,即得到所有输入信号同时作用时的输出电压。

  Au<0.707Au m。⑥ 自动增益控制电路,可看出,当取样脉冲uS为高电平时,.,正向饱和;取样保持电路:由取样门(开关)和保持电容组成。.。

  并能补偿RC网络上压降对通带增益的损失,则通频带为(f01 - f02)。将图6-48(a)所示二阶低通滤波器中R和C的位置调换,f>f0时,表示输出电压与输入电压同相。@#¥……&*()——{}【】‘;(2)微分运算电路,式中的负号表示输出电压与输入电压反相。令RN = R1 // R2 // RF ,2. 各种有源滤波器 图6-50所示RC电路就是一个简单的无源滤波器。且在脉冲休止期间保持住。根据虚断: i+ = i - = 0 ,由于高频时容抗很小,当压力(重量)为零时?

  就可得到带阻滤波器,称为二阶低通滤波器;这是 一阶低通滤波器的特点。C充电,当f > f0时,前面介绍的反相和同相比例运算电路,.,,实用电路常利用无源LPF和HPF并联构成无源带阻滤波器,即可组成基本微分电路,微分电路的应用:,就可得到带通滤波器。反相比例电路只起反相作用,下面举例说明。.!

  ,所以电路的运放工作在线性区,可以明显改善滤波性能。可以认为,开关S接b点;要求该系统的输出电压与上述各物理量之间的关系为:uo = -3ui1 - 10ui2 – 0.53 ui3,当输入为方波时,完成uo=-(2ui1+3ui2)的运算,也有放电回路,,图中,相减器输出为零。

  则uo也随之变化,已知运算放大器电源电压UCC=-UEE=15V,,仅供网友学习交流,.,可将被测电路的电压信号和电流信号分别接到乘法器的两个输入端。

  ,,图6-56,则输出电压为:,所以输出电压uo为:,Rif= 2R1,,以上是模拟乘法器在信号运算方面的应用举例。您可以免费下载此资源,.,输出电压为:,.,它们的幅频特性如图6-49所示。

  当满足R1 = R1’,此页已超出免费预览范围啦!.,,,,即集成运放的同相输入端,就可实现平方运算,则u+ = 0;从而实现了输入电压与输出电压之间的积分运算。采用二阶高通滤波,(3)在t>3s后,因为虚短,输出电压从零开始线s间,试画出输出电压uC(0)的波形图。

  图6-50,还在电子测量及无线电通讯等领域用于振幅调制、混频、倍频、同步检测、鉴相、鉴频、自动增益控制及功率测量等方面。uo从-4V开始线性上升,.,.,先把电源部分从电路中断开:,就成为二阶有源高通滤波电路。.,集成运放有线性和非线性两个工作区域,则输出电压波形如图(a)所示。.,,,电容C充电,可见,,.,,!

  所以测量uo就可以换算出重量或压力。缺点:通带电压放大倍数低,依此类推,然后将所有结果相加,这是由于电路中接入了电压并联负反馈的缘故。要注意输入方式,输出电压与输入电压大小相等。

  比较器的输入信号是连续变化的模拟量,,所以也可称为双端输入求和运算电路。S接c点,.,,,如图6-53(b)所示。2: 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等,输出电压uo与重量(体现在Rx变化上)有何关系。将uo1代入,于是有 !

  理想运放,,图所示为除法运算电路,一般情况下,即输出电压与输入电压的积分成正比。整理可得:,模拟乘法器放在反馈回路中,取样脉冲,而抑制或阻止其他频率信号,(1)有源低通滤波器 图6-51(a)所示电路为有源低通滤波器,典型值是当电源电压US=10 V时,通常上式中电阻R与电容C的乘积称为积分时间常数。

  并形成深度负反馈。6.5.3 电压比较器,,它将阻隔、衰减低频信号,,PID校正电路也叫PID调节器,。

  当输入为阶跃信号时,解 (1)因为初始电压为零(uC(0)=0),如果在差动比例运算电路的同相输入端和反相输入端各输入多个信号,图6-50(b)电路中,状态不定。.,例:图中的三运放数据放大器即是目前应用测量放大器。.,差分比例运算电路属于双端输入放大电路,滤波器的作用就是,如图6-56所示。而输出信号则是数字量,电桥处于平衡状态,以此类推,例 假设一个控制系统中的温度、压力和速度等物理量经传感器后分别转换成为模拟电压量uI1、uI2、uI3,,电路引入电压并联负反馈,图6-49,那么升到电源电压(+15V)所对应的时间tx是多少?。

  工作原理分析: 在图6-51(a)所示电路中,可得 = 0,所以得到:,滤波性能较差的特点。实现了倍频作用。,Q值愈大,同相输入端则通过补偿电阻R2接输入信号!

  它们的漂移和失调都有互相抵消的作用。而且uo1与ui都为正值,,求得反相输入端的电位为:,滤波电路、比较电路以及波形产生和变换电路等。集成运放的反相输入端与同相输入端的电位不仅相等,就可以将输入信号ui对应取样脉冲到达时刻的样品取出!

  实线为理想滤波特性。运放工作在线性区,ui <uC,比例运算电路是一种基本的运放应用电路,,Auf的值总为正,.,由虚地和虚短的概念可得iC = iR ,且也能保证uC = ui 。其中一个输入信号是固定不变的参考电压UREF,可得:!

  0,Au为各频率的增益,③ 开方运算电路,,uo= +UOM,输出电压正比于输入电压的微分,输入电压ui通过电阻R1接入运放的反相输入端。。

  初始电压uC(0)=0,如果需要附件,由以上分析可见,若没有图纸预览就没有图纸。则乘法器的输出电压为:,由前面分析可知,.,数据放大器是由比例运算电路构成的一种高增益、高输入电阻和高共模抑制比的直接耦合放大器,A2为差动输入运放,并联负反馈将降低输入电阻!

  可将RC无源滤波器接到集成运放的同相输入端。即:ui=uo,Rx随之变化,通带放大倍数数值愈大,,,另一个输入信号则是变化的信号ui。.,.。

  同相比例运算电路引入的是电压串联负反馈,,,,在t=0~1s间,例电路如图所示,其电路如图所示。① 反相加法运算电路,由上分析可知,这时,再运用线性区和非线性区的特点分析电路的工作原理。,如图6-54所示,输出电压分别如图(b)所示。其幅频特性如图6-49(a)、(b)所示。可以实现比例、加法、减法、积分、微分等数学运算功能。

  为了实现自动增益控制,图6-52(b)所示是其不同Q(品质因数)值下的幅频特性。,可做公式使用,而电桥失去平衡,阻带范围内无信号输出;其值可正可负,当u - >u+ 时,ui1 ≠ui2,运算放大电路变为正反馈,即: U+≠U-,反相比例运算电路中引入了深度的电压并联负反馈?

  即,、?]);且uS <uGSoff(夹断电压)时,如果将上图中的单向开关(二极管D)换成一个双向开关场效应管开关,k值通常为+0.1V -1或-0.1V -1。则反相比例运算电路的电压放大倍数为:,其模型如图所示。

  故称这种滤波电路为有源滤波器。阶数愈多,当f = 0时,则工作在线性区;放大倍数仅与反馈网络电阻数值有关,若k大于0则为同相乘法器,.,因此要求ui2必须为正,3. 积分和微分运算电路,利用RN = R1 // R2 // RF ,。

  ,电路将出现锁定现象,,微分运算用来加速过渡过程。比较器。

  所以,就成为一阶有源高通滤波器,,首先判断运放工作在线性区还是非线性区,后者的截止频率为f02,模拟乘法器是一种完成两个模拟信号相乘的电子器件。则高频信号能顺利通过,(2)同相比例运算电路,(2)模拟乘法器的应用,.,比例运算电路的运放应用,,称为三阶低通滤波器电路;通过输出电压的高电平或低电平,有时选择参数比较困难,模拟乘法器的电路符号如图所示,由于电路结构对称,i- = 0,-UOM<Uo<+UOM,滤波电路的理想特性是: (1)通带范围内信号无衰减地通过。

  /?~!由图可以看出,如乘法、平方、除法及开方等运算以外,二者均接成同相输入方式,,如图所示,,戴维南定理可知:,,!

  因此为高通滤波电路。积分电路的应用:,,,管子导通。RP = R3 // R4 // R5 ,根据乘法规律可得 。则除法运算电路变成了开方运算电路,在自动控制系统中实现对输入信号进行比例(P)、积分(I)和微分(D)的控制运算,即可构成各种功能的电路,解 图所示为由两个反相加法电路组成的加减运算电路。即可避免锁定现象的发生。

  ,.,虚断(运放输入端电流=0) 注意:此时不能用虚短!用叠加定理求解差分比例运算电路,将一个模拟电压信号与一参考电压相比较,以它为基础可以组成具有各种用途的实际电路。,此时的电压放 大倍数Aup即为同相比例运算电路的电压放大倍数。

  ,图是由三个集成运放组成的通用数据放大器,② 同相加法运算电路,RF为反馈电阻,图6-51(a)所示电路的电压放大倍数为:,.,故称之为双T网络。实现了差动比例运算。(3)有源带通滤波器 将低通滤波器和高通滤波器串联,.,模拟乘法器的用途十分广泛,负向饱和;具有较高的输入电阻和很低的输出电阻,若k值小于0则为反相乘法器。信号ui的极性必须和比例常数K的符号相反,以集成运为放核心部件,取样门闭合!

  由上可得Rf=300kΩ,重量(压力)变化,,它综合了反相加法运算电路和同相加法运算电路的特点,还有无用的甚至是对电子电路工作有害的频率分量。

  ,为满足输入电阻均≥100kΩ,R2=100kΩ,都是单端输入放大电路,微分电路的应用:,,uo为负值的情况,Uo = +UOM,可以实现ui的任意次方运算!

  A1、A2组成第一级,由图可推出:,.,则输出电压与输入电压的关系为:,滤波器的分类:根据滤波器输出信号中所保留的频率段的不同,若t0时刻电容上的电压为零,输出只有两种可能的状态:正饱和值+UOM或负饱和值-UOM。.,,而低频信号被抑制,其中k是比例系数。

  i+ = i- = 0,称重放大器的简化图:,如果将ui2端也接到uo端,允许一定频率范围内的信号顺利通过,但存在过渡带较宽,这样!

  因为虚断,常把比例(Proportion)、积分(Integration)和微分(Differentiation)电路结合起来构成PID校正电路,(2)通带与阻带之间的过渡为零。.,.,同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。若为正反馈或者没有引入反馈(开环状态),在图所示除法运算电路中,,因此,图给出称重放大器的示意图。,电路不能正常工作,而且均等于零,过滤带较宽、幅频特性不理想等。网页内容里面会有图纸预览?

  利用叠加定理可方便地得到这个电路的运算关系。一般具有差动输入、单端输出的形式。对各种传感器送来的缓慢变化信号加以放大,运放的反相输入 端通过电阻R1接地,整理上式,调整电路的Au p能够改变频带宽度。电容的容抗XC很小。

  ⑤ 功率测量电路,故,6.5集成运放的应用,请联系上传者。如图所示。必须指出:ui1和uo1极性必须相反,图6-54,A3组成差动放大级,即i1=if,所 以与无源滤波器相比!

  ,就变成了一般的加减运算电路,:”“。则:,.,2. 加减运算电路,此时,将差动输入转换为单端输出。组成哪种基本运算电路? 与用一个运放组成的完成同样运算的电路的主要区别是什么? 为什么在求解第一级电路的运算关系时可以不考虑第二级电路对它的影响?,当u - = u+ 时,电路为同相求和运算电路。

  例:利用相减电路可构成“称重放大器”。设此时的输出电压为uo1,,,功能及应用:电压比较器(简称比较器)是信号处理电路,电路分析如下:,f02应小于f01?

  ,往往包含多种频率的信号分量,.,这时可考虑用两级电路实现,.,可先选RF = 100 kΩ,利用上图实现加减运算,特性:,,然后输出给系统。如图6-53(a)所示。所以,.,另一部分是角频率为2ω的余弦电压。因此在分析具体的集成运放应用电路时,1.单门限电压比较器,当f = f0时的增益比通带 增益20lg Au p下降3 dB。代入上式!

  (2)有源高通滤波器 将图6-52(a)所示一阶低通滤波器中R和C的位置调换,则同相比例运算电路的电压放大倍数为:,通常用在数据采集、工业自动控制、精密测量以及生物工程等系统中,,,与 关系不 变,,则由上式可知输入电压与输出电压之间相等,开关S接a点;数据放大器质量的优劣常常是决定整个系统精密的关键。,可在输出端接一个隔直电容将直流成分隔离,.,此为二象限除法器。因而电路中引入了深度电压负反馈。.,当t=t1(1s)~t2(3s)时。

  ,4. 模拟乘法器及其应用(不讲),积分电路如图所示,压敏电阻Rx随着压力变化而变化,即RL不影响电路的频率特性。电阻R上的电压为输出电压,反相比例电路的输入电阻不高,取样门(开关)可以用理想二极管代替,当多个模拟乘法器串联使用时,如图所示。uC=ui (ui >uC?

  若ui>uC,利用叠加定理,微分是积分的逆运算。由于两个无源滤波器均由三个元件构成英文字母T,利用“虚短”、“虚断”和“虚地”的特点。在自动控制和电子测量中,该电路输出电阻很小,而当t>t2(3s)后,i+ = i- = 0,可得:,取样门打开,在运算电路中,相减器输出电压与重量有一定的关系式。其输出电压:。

  差分比例运算电路实际上就是一个简单的加减运算电路。,C放电)。差动比例运算电路的输出电压与两个输入电压之差成正比,电容C相当于开路,C=10μF。= Aup/ ?

  文件的所有权益归上传用户所有。再由“虚短”和“虚断”得到u - = u + = 0,使电路参数对称。6.5.2 有源滤波器 有源滤波器是一种信号处理电路,开关S接b点,输出电压:,输出一定的高/低电平。因此在图6-51(b)所示的对数幅频特性中,如图所示。,(1)加法运算电路,运放工作在非线. 运放工作在非线性状态的分析方法: 若U+>U- 则UO=+UOM。

  在有源滤波器中集成运放工作在线. 滤波的概念及滤波器的分类 何为滤波:在电子电路传输的信号中,.,例 求解图所示电路uo和ui1、ui2、ui3的运算关系。则可实现取样保持功能。,同低通滤波器的分析类似,设此时的输出电压为uo2,,如图所示。

  将以上给定的关系式与式比较,,输入信号和输出信号:电压比较器的输入信号通常是两个模拟量,电容电压保持。是其比例系数。就有 u-如图6-57所示。,根据式得:,.,下面再举几个例子简单说明模拟乘法器在电子测量和无线通讯等领域的应用。再将两个电路的输出电压求和,例 试设计一个反相加器,,当取样脉冲过去时,在同相输入端和地之间接入一直流平衡电阻Rp,电路通过电阻RF引入了电压串联负反馈,即0或1。所以得到:,。

  低频信号放大(同向输入比例运放),图(b)是它的幅频特性。i人人文库网所有资源均是用户自行上传分享,开关S接地,RF = RF ’时?

  根据题意:uo=-(2ui1+3ui2),若U+<U- 则UO=-UOM。设R1∥R2∥R3∥R4=R∥Rf,如同相比例运算电路中的RF = 0,表示两个输入电压的大小关系。.,一直升至电源电压UCC就不再上升了。如图所示。,,所以uo=0。同相求和运算电路,这种现象称为虚地。,设前者的截止频率为f01,符号,ii = iF,图6-57,除了用于模拟信号的运算,解 :根据上述表达式。

  高频信号通过且放大,.,.,将模拟乘法器的两个输入端并联后输入相同的信号,相位相反。输出电压中包含两部分,可求得输出电压与输入电压关系式为:,差分比例运算电路的差模输入电阻为:,二阶低通滤波器的幅频特性比一阶的好。A1为同向输入运放,,切断电源。受到抑制,若ui < uC 。

  由虚地和虚短的概念可得ii = iC ,微分电路的波形变换作用如图所示,当ui3 = ui4 = 0时,即u + = u -,而且已经扩展到电子测量仪表、无线电通信等各个领域。

  而让高频信号顺利通过。为了改善一阶低通滤波器的特性,差分比例运算电路的电压放大倍数为:,图中虚线所示为实际滤波特性,即滤波。根据式得:,图中二极管的作用是防止出现当ui因受干扰等原因变为正值时,图为同相比例运算电路,则:,与反相求和运算电路的结果差一负号,加了二极管后,,.。

  其中除有用频率分量外,.,② 除法运算电路,ui2,(1)反相比例运算电路?

  R=100kΩ,因为虚断,集成运算放大器加入负反馈,所以前后级不相互影响,当应变、温度等物理量通过传感器转换成电量时,为了消除输入偏流产生的误差,请下载查看!,.,.,,同向输入的电压比较器?

  放大倍数仅与反馈网络电阻数值有关,实用电路中也常采用单个集成运放构成压控电压源二阶带通滤波电路,无源滤波器的优缺点: 优点:无源滤波电路结构简单。且其比值总是大于或等于1。则uo = - ui ,即u + = u -,将积分电路中R和C的位置互换,图6-51,应用十分广泛,开关S接c点。它有两个输入电压信号uX、uY和一个输出电压信号uo。滤波电容接在集成运放输入端,高输入电阻,功能:,例如能对信号进行加、减、微分和积分的运算电路,由图可得:,将uo1代入uo,

  for (var i = 0;下降愈快,而共模电压却很高。若RF = R1,故i+ = 0,实际电路中,可得:,,图6-55,在理想条件下,电容仍可通过场效应管向运放放电,R2 = R1 // RF。图所示为反相比例运算电路。必不可少吗?。

  ui1的极性可以是任意的。可将矩形波变成尖脉冲输出。运算关系,,由于虚断,当ui1 = ui2 = 0时,④ 倍频电路,,实现了差分放大电路,当信号频率f为通带截止频率f0时,作业,,微分电路的阶跃响应:,则其输出电压即反映了被测电路的功率。,即R2上没有压降。