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文檔簡(jiǎn)介

1、 集成運(yùn)算放大器與外部電阻、電容、半導(dǎo)體器集成運(yùn)算放大器與外部電阻、電容、半導(dǎo)體器件等構(gòu)成閉環(huán)電路后,能對(duì)各種模擬信號(hào)進(jìn)行比例、件等構(gòu)成閉環(huán)電路后,能對(duì)各種模擬信號(hào)進(jìn)行比例、加法、減法、微分、積分、對(duì)數(shù)、反對(duì)數(shù)、乘法和加法、減法、微分、積分、對(duì)數(shù)、反對(duì)數(shù)、乘法和除法等運(yùn)算。除法等運(yùn)算。因因虛短虛短, u= u+= 0 平衡電阻:平衡電阻: ii2ii1ifuoui2RFui1Ri2Ri1+ R2+因因虛斷虛斷,i = 0 所以所以f321iiiifo33i22i11 iRuRuRuRu)(33i2i21i1foRuRuRuRu)(3i2i1 iouuuu令令 f321RRRR 有有:f321/

2、RRRRR 【解解】: i2i1i2i12i21i1f1o52)2050(100)(uuuuRuRuRui21 io11o3fo52100100uuuuRRu由虛斷,反相輸入端電壓為由虛斷,反相輸入端電壓為: of11uRRRu對(duì)于同相輸入端,對(duì)于同相輸入端, RuRuuRuuRuu4i332i21 i_)(43i3i22i1RuRuRuRu解之得解之得: RRRRR/432其中,其中, )()1 (4i33i22i11foRuRuRuRRRu 平衡電阻:平衡電阻: RRRRRRf/4321)(1 (2i2i1i1i1i2i1i2i1FouRRRuRRRRRu ui2uoRFui1Ri2Ri1

3、+ R1+ui2uoRFui1Ri2Ri1+ R2+)(2i2iF1 i1 iFouRRuRRu由虛斷可得:由虛斷可得:2i3 23uRRRu 由虛短可得:由虛短可得: uuui2uoRFui1R3R2+ R1+ 如果取如果取 R1 = R2 ,R3 = RF )(1i2i1FouuRRu 則:則: 如如 R1 = R2 = R3 = RF 1i2iouuu 則則:R2 / R3 = R1 / RF3FFoi2i11231(1)RRRuuuRRRRFo11 iRuuRuu uRRu)1(1F o2i3 231F)1(uRRRRR 1i1F2i3 231F)1(uRRuRRRRR u+1i1F

4、ouRRu oo ouuu ui2uoRFui1R3R2+ R1+例:例:設(shè)計(jì)一個(gè)加減運(yùn)算電路,設(shè)計(jì)一個(gè)加減運(yùn)算電路, RF=240k ,使使uo=10ui1+ 8ui2 - 20ui3解解:(1) 畫電路畫電路。系數(shù)為負(fù)的信號(hào)從反相系數(shù)為負(fù)的信號(hào)從反相端輸入,系數(shù)為正的信端輸入,系數(shù)為正的信號(hào)從同相端輸入。號(hào)從同相端輸入。-R3RF+ui1uoR2R1ui2R4ui3(2) 求各電阻值。求各電阻值。-R3RF+ui1uoR2R1ui2R4ui3FRRRRR/3421)(332211RuRuRuRuiiiFok240FRuo=10ui1+ 8ui2 - 20ui3k241Rk302Rk123R

5、k804R2 具有高輸入電阻的減法運(yùn)算電路具有高輸入電阻的減法運(yùn)算電路1 i111fo1)1 (uRRuuRRRRuRRuRRuRRui1111f122fi2122f1o122f2i12f2o)1 ()1 ()1 (例題例題3. R1=10k , R2=20k , ui 1=-1V, ui 2=1V 。求求:uo uo_+ + R2R1R1R2ui1_+ + ui2_+ + R2R1RPuo= (uo2- uo1)=(20/10)3-(-1) =8VR2R1uo1= ui1=-1Vuo2= ui2(1+R2/R1)=3V例:用集成運(yùn)放實(shí)現(xiàn)以下運(yùn)算關(guān)系例:用集成運(yùn)放實(shí)現(xiàn)以下運(yùn)算關(guān)系,求各電阻的參

6、數(shù)值。求各電阻的參數(shù)值。I3I2I1O3 . 1102 . 0uuuu 解:解:)(i33F1i11F1O1uRRuRRu )()(33111142222014F2i22F2OiFiFFiFuRRuRRRRuRRuRRuRRu )(I33F1I11F1O1uRRuRRu 比較得:比較得:10,3 . 1,2 . 0:, 12F23F11F142 RRRRRRRRF則則令令:選選 RF1 = 20 k ,得:得: R1 = 100 k , R3 = 15.4 k ;選選 RF2 = 100 k ,得:得: R4 = 100 k , R2 = 10 k 。 k8/F1311RRRR k3 . 8/

7、F2422RRRRI3I2I1O3 . 1102 . 0uuuu )()(33111142222014F2i22F2OiFiFFiFuRRuRRRRuRRuRRuRRu 由于由于“虛斷虛斷”,i = 0,故故iC = =iR又由于又由于“虛地虛地”, u+ = = u- - = 0 = 0 tuRCRiRiuCRddCO 可見,輸出電壓正比于輸入電壓對(duì)時(shí)間的微分??梢?,輸出電壓正比于輸入電壓對(duì)時(shí)間的微分。2、實(shí)現(xiàn)波形變換,如將方波變成雙向尖頂波。、實(shí)現(xiàn)波形變換,如將方波變成雙向尖頂波。1.基本基本微分運(yùn)算電路微分運(yùn)算電路微分電路的作用:微分電路的作用:1、微分電路的作用有移相、微分電路的作用有

8、移相 功能。功能。2.實(shí)際微分電路實(shí)際微分電路1.在輸入回路中串入電阻在輸入回路中串入電阻R1,用來限制噪聲和突變的輸入用來限制噪聲和突變的輸入電壓所形成的過大輸入電流;電壓所形成的過大輸入電流;2.在反饋回路中加入電容在反饋回路中加入電容CF與反饋電阻與反饋電阻Rf并聯(lián)并聯(lián) ,并選擇參并選擇參數(shù)使數(shù)使RfCf=R1C1 ,用來進(jìn)行相位補(bǔ)償,達(dá)到穩(wěn)定工作的目的。用來進(jìn)行相位補(bǔ)償,達(dá)到穩(wěn)定工作的目的。uoC1uiR2RF+ R1上式表明:輸出電壓是對(duì)輸入電壓的比例上式表明:輸出電壓是對(duì)輸入電壓的比例-微分微分 控制系統(tǒng)中,控制系統(tǒng)中, PD調(diào)節(jié)器在調(diào)節(jié)過程中起加速作調(diào)節(jié)器在調(diào)節(jié)過程中起加速作用,

9、即使系統(tǒng)有較快的響應(yīng)速度和工作穩(wěn)定性。用,即使系統(tǒng)有較快的響應(yīng)速度和工作穩(wěn)定性。fFoiRu CRfiii tuCRuddi11i )dd(i1Fi1FotuCRuRRu ifiRiC1、積分運(yùn)算電路、積分運(yùn)算電路RR 由于由于“虛地虛地”,u = 0,故故uO = uC由于由于“虛斷虛斷”,iR = iC ,故故ui = = iRR = iCR得:得: tuRCtiCuuCCd1d1IO = RC積分時(shí)間常數(shù)積分時(shí)間常數(shù)2、 積分電路的輸入、輸出波形積分電路的輸入、輸出波形( (一一) )輸入電壓為階躍信號(hào)輸入電壓為階躍信號(hào)圖圖 6.3.2t0t1tuIOtuOOUI)(d10IIOttRC

10、UtuRCu 當(dāng)當(dāng) t t0 時(shí),時(shí),uI = 0,uO = 0;當(dāng)當(dāng) t0 t1 時(shí),時(shí), uI = 0,uo 保持保持 t = t1 時(shí)的輸出電壓值不變。時(shí)的輸出電壓值不變。即輸出電壓隨時(shí)間而向負(fù)方向直線增長(zhǎng)。即輸出電壓隨時(shí)間而向負(fù)方向直線增長(zhǎng)。 問題:如輸入波形為方波,輸出波形為何波?(問題:如輸入波形為方波,輸出波形為何波?(P.209)( (二二) )輸入電壓為正弦波輸入電壓為正弦波tUu sinmI tRCUttURCu cosdsin1mmO tuOORCU m可見,輸出電壓的相位比輸入電壓的相位領(lǐng)可見,輸出電壓的相位比輸入電壓的相位領(lǐng)先先 90 。因此,此時(shí)積分電路的作用是。因

11、此,此時(shí)積分電路的作用是移相移相。 tuIOUm 2 3注意:為防止低頻信號(hào)增益過大,常在電容上并聯(lián)電阻。注意:為防止低頻信號(hào)增益過大,常在電容上并聯(lián)電阻。 tUCRud1iF1ouitOF1iOM0CRUUt 積分飽和積分飽和線性積分時(shí)間線性積分時(shí)間線性積分時(shí)間線性積分時(shí)間Uo(sat)uotO+ Uo(sat)ui = Ui 0 ui = Ui 0 時(shí),根據(jù)時(shí),根據(jù)集成運(yùn)放反相輸入端集成運(yùn)放反相輸入端“虛地虛地”及及“虛斷虛斷”的的特點(diǎn),可得:特點(diǎn),可得:TTUuUuIIiIBEeeSSI 所以:所以:TUuRRIRiRiuIeSIO 可見,輸出電壓正比于輸入電壓的指數(shù)??梢?,輸出電壓正比

12、于輸入電壓的指數(shù)。指數(shù)運(yùn)算電路指數(shù)運(yùn)算電路1. 基本電路基本電路為了克服溫度的影響,同樣可以利用特性相同的兩個(gè)晶體管來為了克服溫度的影響,同樣可以利用特性相同的兩個(gè)晶體管來實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償,電路如圖所示。由圖可以得出實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償,電路如圖所示。由圖可以得出BE1TC1E1SeuUiiIBE2TC2E2SeuUiiI從而有4tC2B2iBE2BE1T34tC1lnRRiuuuuURRRi4tC2B2iBE2BE1T34tC1lnRRiuuuuURRRiREFC111RUiiRoC255RuiiR4t1oiT34t5REFlnRRRuuURRRR U4ti34tT5REFo1eRRuRRR UR Uu

13、R6.3.1 濾波器的基礎(chǔ)知識(shí)濾波器的基礎(chǔ)知識(shí)1. 按信號(hào)性質(zhì)分類按信號(hào)性質(zhì)分類3. 按電路功能分類按電路功能分類: 低通濾波器低通濾波器LPF ;高通濾波器;高通濾波器HPF ;帶通濾波器帶通濾波器BPF ;帶阻濾波器;帶阻濾波器BEF;2. 按所用元件分類按所用元件分類模擬濾波器和數(shù)字濾波器模擬濾波器和數(shù)字濾波器無源濾波器和有源濾波器無源濾波器和有源濾波器4. 按階數(shù)分類按階數(shù)分類: 一階,二階一階,二階 高階高階組成組成: : 由電阻、電容、電感等無源器件組成。由電阻、電容、電感等無源器件組成。體積和重量比較大,電感還會(huì)引起電磁感應(yīng)。體積和重量比較大,電感還會(huì)引起電磁感應(yīng)。(a) (a)

14、 無源濾波器無源濾波器電路簡(jiǎn)單電路簡(jiǎn)單高頻性能好高頻性能好工作可靠工作可靠?jī)?yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)通帶信號(hào)有能量損耗通帶信號(hào)有能量損耗負(fù)載效應(yīng)比較明負(fù)載效應(yīng)比較明顯顯缺點(diǎn)缺點(diǎn)CRRL無源高通濾波器無源高通濾波器(b) (b) 有源濾波器:有源濾波器:電路體積小、重量輕電路體積小、重量輕通帶內(nèi)的信號(hào)可以放大通帶內(nèi)的信號(hào)可以放大精度高、性能穩(wěn)定、易于調(diào)試精度高、性能穩(wěn)定、易于調(diào)試負(fù)載效應(yīng)小負(fù)載效應(yīng)小組成:組成:由電阻、電容和有源器件(如集成運(yùn)放)組成由電阻、電容和有源器件(如集成運(yùn)放)組成優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)可以多級(jí)相聯(lián),用低階來構(gòu)成高階濾波器可以多級(jí)相聯(lián),用低階來構(gòu)成高階濾波器通帶范圍小通帶范圍小需要直流電源需要直流電源適

15、用于低頻、低壓、小功率等場(chǎng)合。適用于低頻、低壓、小功率等場(chǎng)合。 缺點(diǎn)缺點(diǎn)ioUU低通低通高通高通帶通帶通帶阻帶阻二、四種典型的頻率特性二、四種典型的頻率特性ioUUioUUioUU)j (iU)j (oU傳遞函數(shù):傳遞函數(shù):ioio)j ()j ()j (UUUUTioio)j (UUT幅頻特性幅頻特性(幅度之比)幅度之比)io)(相頻特性(初相位之差)相頻特性(初相位之差)filter傳遞函數(shù)、幅頻特性傳遞函數(shù)、幅頻特性 RC)j (oU+ )j (iU+ 一階一階RC低通濾波器低通濾波器(無源無源)CRCUUij1j1)j ()j (o RC j11 c j11 RCc1截止頻率截止頻率c

16、Tj11)j (傳遞函數(shù)傳遞函數(shù)2)(11)(cjT幅頻特幅頻特性性RCc1截止頻率截止頻率CRCUUij1j1)j ()j (oRCj11cj112)(11)j (cT10.707c截止頻率截止頻率此電路的缺點(diǎn):此電路的缺點(diǎn):1、帶負(fù)載能力差。、帶負(fù)載能力差。2、無放大作用。、無放大作用。3、特性不理想,邊沿不陡。、特性不理想,邊沿不陡。3. 3. 幅頻特性幅頻特性ioUUO 為了克服上述缺點(diǎn),可將為了克服上述缺點(diǎn),可將RC無源網(wǎng)絡(luò)接至集成運(yùn)放的無源網(wǎng)絡(luò)接至集成運(yùn)放的輸入端,組成輸入端,組成有源濾波電路有源濾波電路。一、一、 有源低通濾波器有源低通濾波器icj1j1UCRCUU URRUF)

17、1(1ouoRFR1Cui+uC+R由由 RC 電路得出電路得出RCU j1i 由同相比例運(yùn)算關(guān)系得出由同相比例運(yùn)算關(guān)系得出 011ioUj11j11A RRRCRRUUFFRC10 稱為截止角頻率稱為截止角頻率式中式中3.傳遞函數(shù)傳遞函數(shù)0fo01ioj1j11)j ()j ()j ( uFARRUUT20fo)(1)j ( uAT0arctan)( 其模為其模為:幅角為幅角為:4. 幅頻特性:幅頻特性:0 fo)j (uAT 2)j (fouAT 0 0)j ( T 低通濾波器具有使低通濾波器具有使低頻信號(hào)易通過,而抑低頻信號(hào)易通過,而抑制高頻信號(hào)的作用。制高頻信號(hào)的作用。時(shí),時(shí),時(shí),時(shí),

18、時(shí),時(shí),O 0 )j ( TfouAfo21uA頻率特性頻率特性 當(dāng)當(dāng) 0時(shí),時(shí),| T(j )| 衰減很快,衰減很快,稱一稱一 階有源低通濾波器。階有源低通濾波器。0p01Fioj1j11ffAffRRUUAuu 1Fp1RRAu 通帶電壓放大倍數(shù)通帶電壓放大倍數(shù)可見:一階低通有源濾波器與無源低通濾波器的可見:一階低通有源濾波器與無源低通濾波器的通帶通帶截止頻率相同截止頻率相同;但;但通帶電壓放大倍數(shù)得到提高通帶電壓放大倍數(shù)得到提高。缺點(diǎn):缺點(diǎn):一階低通有源濾波器在一階低通有源濾波器在 f f 0 時(shí),濾波特性不時(shí),濾波特性不理想。對(duì)數(shù)幅頻特性下降速度為理想。對(duì)數(shù)幅頻特性下降速度為 20 d

19、B / 十倍頻。十倍頻。 解決辦法解決辦法:采用二階低通有源濾波器。:采用二階低通有源濾波器。電壓放大倍數(shù):電壓放大倍數(shù): 一一 階有源低通濾波器,階有源低通濾波器,當(dāng)當(dāng) 0時(shí),時(shí),| T(j )| 衰減很快。衰減很快。 為了改善濾波效果,使為了改善濾波效果,使 0 時(shí)信號(hào)衰減得更快些,常將時(shí)信號(hào)衰減得更快些,常將兩節(jié)兩節(jié)RC濾波環(huán)節(jié)串接起來濾波環(huán)節(jié)串接起來,組成二階有源低通濾波器。組成二階有源低通濾波器。uoRFCR+ R1+ui+RC一階一階二階二階 幅頻特性幅頻特性f021uA 0| Auf0 | T(j ) | O二、二、 有源高通濾波器有源高通濾波器RCUUCRRU j11j1ii

20、URRUF)1(1oRFR1Cui+Ruo URRUF)1(1o由同相比例運(yùn)算關(guān)系得出由同相比例運(yùn)算關(guān)系得出0fo01ioj1j11)j ()j ()j ( uFARRUUT20fo)(1)j ( uAT 0arctan)( 其模為其模為幅角為幅角為011ioUj11j111ARRRCRRUUFFRC10 稱為截止角頻率稱為截止角頻率式中式中0 fo)j (uAT 2)j (fouAT 0 0)j ( T時(shí),時(shí),時(shí),時(shí),時(shí),時(shí), 高通濾波器具有使高高通濾波器具有使高頻信號(hào)易通過,而抑制低頻信號(hào)易通過,而抑制低頻信號(hào)的作用。頻信號(hào)的作用。頻率特性頻率特性O(shè) 0 )j ( TfouAfo21uA4

21、. 幅頻特性:幅頻特性:一、二階有源低通濾波電路一、二階有源低通濾波電路uoRFCR+ R1+ui+RC二、二階有源高通濾波器二、二階有源高通濾波器三、帶通濾波電路三、帶通濾波電路(BPF)只允許某一段頻帶內(nèi)的信號(hào)通過,將此頻帶以外的信只允許某一段頻帶內(nèi)的信號(hào)通過,將此頻帶以外的信號(hào)阻斷。號(hào)阻斷。低通低通高通高通iUoUfp1fuAlg20O低通低通fuAlg20fp2O高通高通阻阻阻阻fp1fp2fuAlg20O通通二階帶通濾波電路二階帶通濾波電路四、帶阻濾波器四、帶阻濾波器(BEF)在規(guī)定的頻帶內(nèi),信號(hào)被在規(guī)定的頻帶內(nèi),信號(hào)被阻斷,在此頻帶以外的信號(hào)能阻斷,在此頻帶以外的信號(hào)能順利通過。順

22、利通過。低通低通高通高通iUoUf2f1fuAlg20O通阻通通阻通fuAlg20O低通低通f1f2fuAlg20O高通高通常用有源帶阻濾波電路常用有源帶阻濾波電路RCf 2101Fp1RRAu )2( 21p0uABfQ 中心頻率中心頻率通帶電壓放大倍數(shù)通帶電壓放大倍數(shù)2201ffffQAAuu 0p1j常用有源帶阻濾波電路常用有源帶阻濾波電路五、全通濾波電路五、全通濾波電路全通濾波電路全通濾波電路全通濾波電路的相頻特性全通濾波電路的相頻特性 電流源電流源v由集成運(yùn)放組成的電流源電路如由集成運(yùn)放組成的電流源電路如圖所示,它實(shí)際上是一個(gè)電流串圖所示,它實(shí)際上是一個(gè)電流串聯(lián)負(fù)反饋電路,在理想的情

23、況下聯(lián)負(fù)反饋電路,在理想的情況下有有 所以輸出電流所以輸出電流IL為為 即即IL與負(fù)載電阻與負(fù)載電阻RL無關(guān),又因?yàn)闊o關(guān),又因?yàn)樵撾娐芬氲氖请娏鞔?lián)負(fù)反饋,該電路引入的是電流串聯(lián)負(fù)反饋,其輸入電阻和輸出電阻均很大,其輸入電阻和輸出電阻均很大,具有電流源性質(zhì)。具有電流源性質(zhì)。此時(shí)輸出電壓此時(shí)輸出電壓UL為為ZPNLRUUUUI RZLUIRLLLLZRUI RUR 電壓源電壓源v由集成運(yùn)放組成的電壓源電路如圖所示,它實(shí)際上是一個(gè)電壓串聯(lián)負(fù)由集成運(yùn)放組成的電壓源電路如圖所示,它實(shí)際上是一個(gè)電壓串聯(lián)負(fù)反饋電路,在理想的情況下有反饋電路,在理想的情況下有 輸出電壓的大小與負(fù)載電阻輸出電壓的大小與負(fù)載

24、電阻RL無關(guān),由于該電路引入的是電壓串聯(lián)負(fù)無關(guān),由于該電路引入的是電壓串聯(lián)負(fù)反饋,其輸入電阻很大,輸出電阻很小,具有電壓源性質(zhì)。反饋,其輸入電阻很大,輸出電阻很小,具有電壓源性質(zhì)。 ffoPZ(1)(1)RRUUURR 直流電壓表直流電壓表v右圖是由一塊普通的微安表與集成右圖是由一塊普通的微安表與集成運(yùn)放構(gòu)成的高靈敏度的直流毫伏表運(yùn)放構(gòu)成的高靈敏度的直流毫伏表電路。電流表的內(nèi)阻為電路。電流表的內(nèi)阻為Rg,從圖中,從圖中可得被測(cè)電壓可得被測(cè)電壓UX為為上式說明被測(cè)電壓上式說明被測(cè)電壓UX與流過表頭的與流過表頭的電流電流Ig成正比。成正比。 v若電阻若電阻R=10,當(dāng)微安表的滿量程,當(dāng)微安表的滿量

25、程讀數(shù)為讀數(shù)為100A時(shí),直流毫伏表的滿時(shí),直流毫伏表的滿量程為量程為100 10-6A 10=10-3V=1mV。XgUI R 直流電壓表直流電壓表v該毫伏表的特點(diǎn)是:該毫伏表的特點(diǎn)是:1、能測(cè)量小于、能測(cè)量小于1mV的微弱信號(hào),的微弱信號(hào),靈敏度高;靈敏度高;2、具有很高的輸入電阻;、具有很高的輸入電阻;3、同時(shí)毫伏表的滿量程電壓值、同時(shí)毫伏表的滿量程電壓值不受表頭內(nèi)阻不受表頭內(nèi)阻Rg阻值的影響,只阻值的影響,只要是要是100A滿量程的電流表均可滿量程的電流表均可利用,互換性較好。利用,互換性較好。v如果將上述如果將上述1mV表頭作為基本元表頭作為基本元件,配以分壓器,就可以構(gòu)成多件,配以

26、分壓器,就可以構(gòu)成多量程的直流電壓表,電路如圖所量程的直流電壓表,電路如圖所示。示。l 測(cè)量放大器測(cè)量放大器12i1i212o1o2RuuRRuu )(2o1o46ouuRRu )21 (12462i1ioiofRRRRuuuuuAu +ui1+R2+uo2uo1uoR6R6R4R4+R2R1+ui2ui+A2A1A3 +)(2 2i1i12146ouuRRRRRu 所所以以電荷放大器電荷放大器 vut、Ct和電容上的電量和電容上的電量q之間的關(guān)系為之間的關(guān)系為 v利用利用“虛短虛短”和和“虛斷虛斷”,可得運(yùn)放,可得運(yùn)放A的輸出電壓的輸出電壓 ttquCtfottft11Cj CuuuCj C

27、 電荷放大器電荷放大器 v可得可得 toftfCqquCCC 隔離放大器隔離放大器 v變壓器耦合式變壓器耦合式 隔離放大器隔離放大器 v光電耦合式光電耦合式 隔離放大器隔離放大器 v光電耦合式光電耦合式 v基本應(yīng)用電路,圖中基本應(yīng)用電路,圖中R和和Rf為外接電阻,調(diào)整它們的為外接電阻,調(diào)整它們的阻值可以改變放大器增益。若光電二極管阻值可以改變放大器增益。若光電二極管D1、D2所所受光照相同,可以得出受光照相同,可以得出foiRuuR電壓電壓-電流轉(zhuǎn)換電路電流轉(zhuǎn)換電路 設(shè)集成運(yùn)放是理想的,利用設(shè)集成運(yùn)放是理想的,利用“虛短虛短”和和“虛斷虛斷”的概的概念,可知念,可知uN=uP=0,i0=iR,

28、從而可得,從而可得 iO與與uI成線性關(guān)系,且與負(fù)載電阻成線性關(guān)系,且與負(fù)載電阻RL無關(guān),實(shí)現(xiàn)了電壓無關(guān),實(shí)現(xiàn)了電壓-電流轉(zhuǎn)換。電流轉(zhuǎn)換。IORuiiR電壓電壓-電流轉(zhuǎn)換電路電流轉(zhuǎn)換電路 豪蘭德(豪蘭德(Howland)電流源電路。設(shè)集成運(yùn)放是理想)電流源電路。設(shè)集成運(yùn)放是理想的,利用的,利用“虛短虛短”和和“虛斷虛斷”的概念,可知的概念,可知uN=uP,i1=if,列出節(jié)點(diǎn)列出節(jié)點(diǎn)N和節(jié)點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)P的的KCL方程分別為方程分別為INNO1fuuuuRROPPO2uuuiRR求解可得求解可得 f12IOOO1f1f22RRRRRuuuiRRRRRRRRf21RRRR若取若取 IOuiR 電流電流

29、-電壓轉(zhuǎn)換電路電壓轉(zhuǎn)換電路 該電路中引入了電壓并聯(lián)負(fù)反饋,在理想運(yùn)放條件下,該電路中引入了電壓并聯(lián)負(fù)反饋,在理想運(yùn)放條件下,輸入電阻輸入電阻Rif=0,因而,因而if=iS,所以輸出電壓,所以輸出電壓 + +- -+ +RLRfRsiSRuOifAOSfui R 高精度整流電路高精度整流電路v由集成運(yùn)放組成的高精度整流電路如圖所由集成運(yùn)放組成的高精度整流電路如圖所示,它在反相比例電路的基礎(chǔ)上增加了二示,它在反相比例電路的基礎(chǔ)上增加了二極管極管D1和和D2,其工作原理如下:,其工作原理如下:當(dāng)當(dāng)ui0,二,二極管極管D2截止,截止,D1導(dǎo)通,集成運(yùn)放工作在深導(dǎo)通,集成運(yùn)放工作在深度負(fù)反饋狀態(tài),這

30、時(shí)的電路相當(dāng)于反相比度負(fù)反饋狀態(tài),這時(shí)的電路相當(dāng)于反相比例電路,因此輸出電壓例電路,因此輸出電壓uo為為當(dāng)當(dāng)R1=Rf時(shí),時(shí),uo=-ui,由于,由于ui0時(shí),時(shí),uA u 時(shí),時(shí), uo = + Uo (sat) u+ uP 時(shí),時(shí), uO = UZ當(dāng)當(dāng) uI uP 時(shí),時(shí), uO = +UZ當(dāng)當(dāng) uI = uP 時(shí),時(shí), 狀態(tài)翻轉(zhuǎn)狀態(tài)翻轉(zhuǎn)212Z1REFTHRRRURUU 212Z1REFTLRRRURUU 例:例:R1 = 30 k ,R2 =15 k ,UZ = 6 V, UREF = 0, 求求 UT。)(V 23015156 V)( 23015156TLT UUH,特點(diǎn):特點(diǎn):2)傳輸特性傳輸特性RR18uIUREFR2R3 UZuOOuIuOUTHUTLUZ UZ當(dāng)當(dāng) uI 逐漸增大時(shí)逐漸增大時(shí) 只要只要 uI U TL ,則,則 uO = UZ一旦一旦 uI UTL ,則則 uO = UZ上門限下門限 U

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