第七章信號(hào)檢測(cè)與處理電路

1、上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)后退后退模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)7.1 電子系統(tǒng)概述電子系統(tǒng)概述7 信號(hào)檢測(cè)與處理電路信號(hào)檢測(cè)與處理電路傳感器傳感器放大器放大器濾波器濾波器增益調(diào)整增益調(diào)整采樣保持采樣保持A/D 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器計(jì)算機(jī)系統(tǒng)總線計(jì)算機(jī)系統(tǒng)總線控制電路控制電路信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)基本框圖信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)基本框圖上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)后退后退模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)傳感器傳感器放大器放大器濾波器濾波器增益調(diào)整增益調(diào)整采樣保持采樣保持A/D 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器計(jì)算機(jī)系統(tǒng)總線計(jì)算機(jī)系統(tǒng)總線控制電路控制電路提取測(cè)信號(hào)提取測(cè)信號(hào)放大測(cè)量信號(hào)放大測(cè)量信號(hào)抑制干擾信號(hào)抑制干擾信號(hào)進(jìn)一步去除進(jìn)一步去除無(wú)用信號(hào)無(wú)用信號(hào)聯(lián)系處理

2、系聯(lián)系處理系統(tǒng)的橋梁統(tǒng)的橋梁信號(hào)加工信號(hào)加工處理系統(tǒng)處理系統(tǒng)上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)后退后退模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)7.2.1 測(cè)量放大器測(cè)量放大器應(yīng)用：應(yīng)用：熱電偶、應(yīng)變電橋、流量計(jì)、生物電測(cè)量等熱電偶、應(yīng)變電橋、流量計(jì)、生物電測(cè)量等7.2 信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)中的放大電路信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)中的放大電路共模抑制比高共模抑制比高輸入抗阻高輸入抗阻高主要特點(diǎn)主要特點(diǎn)常用于測(cè)量直流緩變微弱信號(hào)常用于測(cè)量直流緩變微弱信號(hào)上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)后退后退模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)1. 三運(yùn)放測(cè)量放大器三運(yùn)放測(cè)量放大器b. 電阻電阻R3、R4、R5、R6要精密配合（要精密配合（ R3= R5、 R4 =R6）a. 運(yùn)放

3、運(yùn)放A1、A2的特性一致性的特性一致性對(duì)電路要求：對(duì)電路要求：（1）基本電路圖）基本電路圖A1A2A3+_b1b2+_iIduIcuOuGR2RSR3R4RO2u5R6R1RO1u+上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)后退后退模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)Gb2b1Ruui IcId1buuu Icb2uu 由圖可知由圖可知（2）電路分析）電路分析A1A2A3+_b1b2+_iIduIcuOuGR2RSR3R4RO2u5R6R1RO1u+上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)后退后退模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)IdGG21uRRRR O2O1uu )(G21RRRi 1O342O65634O)1(uRRuRRRRRu A1A2A

4、3+_b1b2+_iIduIcuOuGR2RSR3R4RO2u5R6R1RO1u+上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)后退后退模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 輸出信號(hào)共模信號(hào)輸出信號(hào)共模信號(hào)uIc無(wú)關(guān)無(wú)關(guān)RRRRR 6543令令)(2OO1uu IdG21)1(uRRR 1O342O65634O)1(uRRuRRRRRu 因此，因此，放大器具有很高的抑制共模信號(hào)的能力。放大器具有很高的抑制共模信號(hào)的能力。 上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)后退后退模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)2. 單片集成測(cè)量放大器單片集成測(cè)量放大器AD521集成化的集成化的三運(yùn)放測(cè)量放大器。三運(yùn)放測(cè)量放大器。性能指標(biāo)：性能指標(biāo)：(2) 輸入阻抗輸入阻抗3

5、109 。(3) 增益帶寬大于增益帶寬大于2MHz。(4) 電壓放大倍數(shù)電壓放大倍數(shù)0.110000。(5) 電源電壓電源電壓 (518)V。(6) 過(guò)載能力較強(qiáng)，動(dòng)態(tài)特性好。過(guò)載能力較強(qiáng)，動(dòng)態(tài)特性好。( (1) ) 共模抑制比共模抑制比120dB。上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)后退后退模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)(1) 引腳說(shuō)明引腳說(shuō)明1234567891011131214OUTOFF SETV-INRG+INSENSEREFRsCOMPOFF SETRsV+RG上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)后退后退模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)(2) 基本連接方式圖基本連接方式圖sR123456781011121314AD52

6、1IduOu100k10k V VGR+上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)后退后退模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)7.2.2 隔離放大器隔離放大器特點(diǎn)：特點(diǎn)：信號(hào)傳遞的主要方式：信號(hào)傳遞的主要方式：電磁耦合，即經(jīng)過(guò)變壓器傳遞信號(hào)電磁耦合，即經(jīng)過(guò)變壓器傳遞信號(hào)光電耦合光電耦合輸入回路與輸出回路之間是電絕緣的。輸入回路與輸出回路之間是電絕緣的。上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)后退后退模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)二極管二極管三極管型三極管型1. 光電耦合隔離放大器光電耦合隔離放大器光電耦合器原理圖光電耦合器原理圖二極管二極管二極管型二極管型IoIiIiIo上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)后退后退模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)b. 采用負(fù)反饋技

7、術(shù)采用負(fù)反饋技術(shù)光電耦合器的特點(diǎn)光電耦合器的特點(diǎn)a. .耦合器中的發(fā)光和光敏元件都是非線性器件。耦合器中的發(fā)光和光敏元件都是非線性器件。b. .非線性器件傳輸模擬信號(hào)將會(huì)導(dǎo)致信號(hào)失真。非線性器件傳輸模擬信號(hào)將會(huì)導(dǎo)致信號(hào)失真?？朔蔷€性失真采取的主要措施克服非線性失真采取的主要措施a. 給非線性器件施加合適的直流偏置，在小范圍內(nèi)給非線性器件施加合適的直流偏置，在小范圍內(nèi)線性傳輸信息。線性傳輸信息。上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)后退后退模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)一種典型的光電耦合隔離放大器一種典型的光電耦合隔離放大器Iu CA1O1A2+15V+5V-15V-15V+15V+5V RW R2O2GND2G

8、ND1T2T14.3k1k3.9k561500pFOu3R4R1R4.3k上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)后退后退模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)Iu CA1O1A2+15V+5V-15V-15V+15V+5V RW R2O2GND2GND1T2T14.3k1k3.9k561500pFOu3R4R1R4.3k電壓并聯(lián)負(fù)反饋電壓并聯(lián)負(fù)反饋上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)后退后退模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)Iu CA1O1A2+15V+5V-15V-15V+15V+5V RW R2O2GND2GND1T2T14.3k1k3.9k561500pFOu3R4R1R4.3k電壓串聯(lián)負(fù)反饋電壓串聯(lián)負(fù)反饋電壓并聯(lián)負(fù)反饋電壓并聯(lián)負(fù)反饋上

9、頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)后退后退模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)串聯(lián)負(fù)反饋的判斷串聯(lián)負(fù)反饋的判斷Iu CA1O1A2+15V+5V-15V-15V+15V+5V RW R2O2GND2GND1T2T14.3k1k3.9k561500pFOu3R4R1R4.3k電壓串聯(lián)負(fù)反饋電壓串聯(lián)負(fù)反饋電壓并聯(lián)負(fù)反饋電壓并聯(lián)負(fù)反饋上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)后退后退模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)工作原理工作原理O1、O2特性相同特性相同R1=R4+RWR1=R4+RWIu CA1O1A2+15V+5V-15V-15V+15V+5V RW R2O2GND2GND1T2T14.3k1k3.9k561500pFOu3R4R1R4.3k

10、上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)后退后退模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)uCE2uCE1= uCE2uCE1O1、O2特性相同特性相同R1=R4+RWR1=R4+RWIu CA1O1A2+15V+5V-15V-15V+15V+5V RW R2O2GND2GND1T2T14.3k1k3.9k561500pFOu3R4R1R4.3k上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)后退后退模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)uO= uCE1uI= uCE2uO = uIuCE2uCE1= uCE2uCE1Iu CA1O1A2+15V+5V-15V-15V+15V+5V RW R2O2GND2GND1T2T14.3k1k3.9k561500pFOu3R

11、4R1R4.3k上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)后退后退模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)信號(hào)隔離實(shí)現(xiàn)信號(hào)隔離實(shí)現(xiàn)信號(hào)傳輸實(shí)現(xiàn)信號(hào)傳輸兩地獨(dú)立兩地獨(dú)立兩地獨(dú)立兩地獨(dú)立輸入、輸出級(jí)之輸入、輸出級(jí)之間是電氣絕緣的間是電氣絕緣的uO = uIIu CA1O1A2+15V+5V-15V-15V+15V+5V RW R2O2GND2GND1T2T14.3k1k3.9k561500pFOu3R4R1R4.3k上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)后退后退模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)放大器原理圖放大器原理圖2. 變壓器隔離放大器變壓器隔離放大器+- -1A調(diào)制器調(diào)制器隔隔 離離電電 源源解調(diào)器解調(diào)器振蕩器振蕩器+- -2A輸入屏蔽輸入屏蔽

12、輸出屏蔽輸出屏蔽uOuI k100CCV 上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)后退后退模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)+- -1A調(diào)制器調(diào)制器隔隔 離離電電 源源解調(diào)器解調(diào)器振蕩器振蕩器+- -2A輸入屏蔽輸入屏蔽輸出屏蔽輸出屏蔽uOuI k100CCV 調(diào)調(diào) 制制給輸入側(cè)提供能量給輸入側(cè)提供能量?jī)蓚?cè)電源獨(dú)立兩側(cè)電源獨(dú)立恢復(fù)原低頻信號(hào)恢復(fù)原低頻信號(hào)輸入、輸出側(cè)輸入、輸出側(cè)間電氣絕緣間電氣絕緣上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)后退后退模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)變壓器隔離放大器變壓器隔離放大器AD277原理圖和引腳原理圖和引腳 1A調(diào)制器調(diào)制器隔隔 離離電電 源源解調(diào)器解調(diào)器振蕩器振蕩器 2A輸入屏蔽輸入屏蔽輸出屏蔽輸出屏蔽 k

13、100 k100 M116151114101213(+VCC)126873495(+15V)(-15V)(-VEE)上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)后退后退模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)7.3.1 濾波器的基礎(chǔ)知識(shí)濾波器的基礎(chǔ)知識(shí)功能：只允許某一部分頻率的信號(hào)順利的通過(guò)。功能：只允許某一部分頻率的信號(hào)順利的通過(guò)。通帶：能夠通過(guò)信號(hào)的頻率范圍。通帶：能夠通過(guò)信號(hào)的頻率范圍。阻帶：不能夠通過(guò)信號(hào)的頻率范圍。阻帶：不能夠通過(guò)信號(hào)的頻率范圍。截止頻率：通帶和阻帶之間的分界頻率。截止頻率：通帶和阻帶之間的分界頻率。 7.3 有源濾波器有源濾波器上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)后退后退模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)濾波器的分類濾波器

14、的分類a. 根據(jù)處理的信號(hào)不同根據(jù)處理的信號(hào)不同 b. 根據(jù)使用的濾波元件不同根據(jù)使用的濾波元件不同數(shù)字濾波器數(shù)字濾波器模擬濾波器模擬濾波器RC型型LC型型RLC型型上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)后退后退模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)c. 根據(jù)工作頻率不同根據(jù)工作頻率不同低通濾波器低通濾波器高通濾波器高通濾波器帶通濾波器帶通濾波器帶阻濾波器帶阻濾波器全通濾波器全通濾波器上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)后退后退模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)fA02f1f0A理想濾波器的幅頻特性理想濾波器的幅頻特性低低通通fA0cf0A通通帶帶高高通通帶帶阻阻帶帶通通通通帶帶通通帶帶通通帶帶通通帶帶Af01f2f0AfA0cf0A上頁(yè)上頁(yè)

15、下頁(yè)下頁(yè)后退后退模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)0fAcf0A0.7070A實(shí)際低通濾波器的幅頻特性實(shí)際低通濾波器的幅頻特性實(shí)際特性實(shí)際特性理想理想特性特性阻帶阻帶過(guò)渡帶過(guò)渡帶通帶通帶上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)后退后退模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)d. 根據(jù)濾器的階數(shù)分根據(jù)濾器的階數(shù)分 一階濾波器一階濾波器二階濾波器二階濾波器高階濾波器高階濾波器e. 根據(jù)采用的元器件不同根據(jù)采用的元器件不同無(wú)源濾波器無(wú)源濾波器有源濾波器有源濾波器濾器的階數(shù)越高，性能越好。濾器的階數(shù)越高，性能越好。上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)后退后退模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)組成組成: : 由電阻、電容、電感等無(wú)源器件組成。由電阻、電容、電

16、感等無(wú)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) 無(wú)源濾波器無(wú)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)比較明顯負(fù)載效應(yīng)比較明顯缺點(diǎn)缺點(diǎn)CRRL無(wú)源高通濾波器無(wú)源高通濾波器上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)后退后退模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)(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：由電阻、電容和有源器件（如集成運(yùn)放）組成組成：由電阻、電容和

17、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(lái)構(gòu)成高階濾波器可以多級(jí)相聯(lián)，用低階來(lái)構(gòu)成高階濾波器上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)后退后退模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)通帶范圍小通帶范圍小需要直流電源需要直流電源適用于低頻、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)上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)后退后退模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)1. 一階低通有源濾波器一階低通有源濾波器7.3.2 低通有源濾波器低通有源濾波器（1） 電路組成電路組成 （2） 電路性能分析電路性能分析 a. 電路的傳遞函數(shù)電路的傳遞函數(shù))()()(iosUsUsA +_+IuOu1R2RCA+上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)后退后退模擬電

18、子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ))()(12sZsZ CsRRsCRsZ222211/)( 式中式中11)(RsZ 21211)(sCRRRsA )()()(iosUsUsA Z1(s)Z2(s)故故+_+IuOu1R2RCA+上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)后退后退模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ))(12cCR 120RRA 令令濾波器的截止角頻率濾波器的截止角頻率c 21211)(sCRRRsA 0A濾波器的通帶增益濾波器的通帶增益 cc0)( sAsA+_+IuOu1R2RCA+上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)后退后退模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)cc0)( sAsAcc0j)j ( AAC0j11 Ab. 濾波器的頻率特

19、性濾波器的頻率特性令令 s=j c0j11ffA 上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)后退后退模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)c0j11)j(ffAA CRf2cc212 式中式中稱為濾波器的截止頻率稱為濾波器的截止頻率即即因電路的頻率特性與因電路的頻率特性與f 的一次的一次方有關(guān)方有關(guān)故稱之為一階故稱之為一階RC低通有源濾波器低通有源濾波器上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)后退后退模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 2c0)(1jffAA c. 濾波器的幅頻特性濾波器的幅頻特性c0j11)j (ffAA 由由得得d. 相頻特性相頻特性 carctan180jff 上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)后退后退模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 2c0)(

20、1jffAA 3dBcf0lg20A020lg|A(jw)|/dBflg幅頻特性曲線幅頻特性曲線-20dB/ /十倍頻十倍頻上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)后退后退模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)(3) 一階濾波器特點(diǎn)一階濾波器特點(diǎn) a. 電路簡(jiǎn)單電路簡(jiǎn)單 b. 過(guò)渡帶輸出的衰減慢，衰減速率過(guò)渡帶輸出的衰減慢，衰減速率20dB /十倍頻十倍頻上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)后退后退模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)2. 二階有源低通濾波器二階有源低通濾波器(1) 電路組成電路組成(2) 電路分析電路分析a. 電路的傳遞函數(shù)電路的傳遞函數(shù)無(wú)限增益多路反饋型無(wú)限增益多路反饋型12+_+_.IuOu1R2R1C2C3R_+上頁(yè)上頁(yè)下

21、頁(yè)下頁(yè)后退后退模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)對(duì)節(jié)點(diǎn)對(duì)節(jié)點(diǎn)1、2列方程得：列方程得： 21312o111i1)()()()()()(sCsURsURsUsURsUsU 1o311)()(sCsURsU 對(duì)節(jié)點(diǎn)對(duì)節(jié)點(diǎn)1對(duì)節(jié)點(diǎn)對(duì)節(jié)點(diǎn)212+_+_.IuOu1R2R1C2C3R_+上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)后退后退模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)1223n1CCRR 由上兩式得由上兩式得)()()(iosUsUsA 2nn22n12 QssRR其中其中)(12321312321CRRRRRRRRCRQ 1223212323112)1(11CCRRsRRRRRsCRR 電路的品質(zhì)因數(shù)電路的品質(zhì)因數(shù)濾波器的特征角

22、頻率濾波器的特征角頻率上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)后退后退模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)2nn22n12)( QssRRsAQRRAn22n2n12j)()j ( QAn2n20j)1(1 式中式中120RRA 為濾波器的通帶增益為濾波器的通帶增益b. 濾波器的頻率特性濾波器的頻率特性令令 s=j 上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)后退后退模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)c. 濾波器的幅頻特性濾波器的幅頻特性)()1()j (22n222n20QAA 2n2n1o1)(180)j ( Qtg由由QAAn2n20j)1(1)j ( 得得d. 濾波器的相頻特性濾波器的相頻特性上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)后退后退模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技

23、術(shù)基礎(chǔ)e. 幅頻特性分析幅頻特性分析0)j (AA 0)j ( A當(dāng)當(dāng) n n時(shí)，時(shí)，電路具有低通濾波器特性電路具有低通濾波器特性上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)后退后退模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)0n)j (AQA 可見(jiàn)可見(jiàn)品質(zhì)因數(shù)品質(zhì)因數(shù)也也影響濾波器頻率特性影響濾波器頻率特性當(dāng)當(dāng) = = n n時(shí)，時(shí)，由式由式)()1()j (22n222n20QAA 知知或或0n)j (AAQ 上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)后退后退模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)幅頻特性曲線幅頻特性曲線10-310/n Q=105210.7070.50(j )20lg|/dBAA -40上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)后退后退模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)

24、這種濾波器稱為切比雪夫（這種濾波器稱為切比雪夫（Chebyshev）型濾波器。）型濾波器。 a. 特性有峰值。特性有峰值。 b. Q值越大，尖峰值越大，尖峰越高越高 。c. 當(dāng)當(dāng) 時(shí)，電路時(shí)，電路將產(chǎn)生自激振蕩。將產(chǎn)生自激振蕩。 Qd. 過(guò)渡帶衰減速過(guò)渡帶衰減速度較快。度較快。 /n 10-310Q=105210.7070.5-400(j )20lg|/dBAA 2/1 Q當(dāng)當(dāng)時(shí)時(shí)上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)后退后退模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)c. Q值越小，通帶值越小，通帶有衰減衰減嚴(yán)重。有衰減衰減嚴(yán)重。a. 特性無(wú)峰值。特性無(wú)峰值。b. 通帶有衰減。通帶有衰減。2/1 Q當(dāng)當(dāng)時(shí)時(shí)10-310Q=1

25、05210.7070.5-400(j )20lg|/dBAA 上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)后退后退模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)c. 幅頻特性最平坦幅頻特性最平坦a. 無(wú)峰值無(wú)峰值 b. 通帶內(nèi)的減最小通帶內(nèi)的減最小 稱為最大平坦或巴特沃斯稱為最大平坦或巴特沃斯（Butterworth）型濾波器。）型濾波器。 這種濾波器這種濾波器2/1 Q當(dāng)當(dāng)時(shí)時(shí)10-310Q=105210.7070.5-400(j )20lg|/dBAA 上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)后退后退模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)巴特沃斯（巴特沃斯（Butterworth）型濾波器的幅頻特性）型濾波器的幅頻特性4n12)(1)j ( RRA2)j (1

26、2RRA n 當(dāng)當(dāng)n 即特征角頻率即特征角頻率c 就是截止角頻率就是截止角頻率 10-310-400(j )20lg|/dBAA n/ -40dB/ /十倍頻十倍頻上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)后退后退模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)1一階高通有源濾波器一階高通有源濾波器 7.3.3 高通有源濾波器高通有源濾波器(1) 低通與高通電路的對(duì)偶關(guān)系低通與高通電路的對(duì)偶關(guān)系C換成換成RR換成換成CiURC OUOUiURC 上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)后退后退模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)b. 電路分析電路分析)()()(iosUsUsA )()(12sZsZ sCRsZ1)(11 22)(RsZ (2) 一階高通濾波器一

27、階高通濾波器a. 高通濾波高通濾波電路電路(a) 傳遞函數(shù)傳遞函數(shù)Z1(s)Z2(s)2ROu+_+Iu1RC+_上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)后退后退模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ))(11cCR 120RRA 式中式中1121)(sCRRRsA 112111sCRRR c0 ssA1121CRssRR 通帶增益通帶增益截止角頻率截止角頻率2ROu+_+Iu1RC+_上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)后退后退模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)濾波器的頻率特性濾波器的頻率特性 js 令令c0jj)j ( AA C0j11 AffAC0j11 (b) 頻率特性頻率特性c0)( ssAsA由由得得CRf1cc212 濾波器的截止頻

28、率濾波器的截止頻率上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)后退后退模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 2c0)(1jffAA (c) 濾波器的幅頻特性濾波器的幅頻特性由由得得ffAAc0j11)j ( 幅頻特性曲線幅頻特性曲線oflgdB/)j (lg20 A0lg20AdB3cf十倍頻十倍頻dB/20上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)后退后退模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 2二階高通有源濾波器二階高通有源濾波器 ( (1) ) 電路組成電路組成( (2) ) 電路分析電路分析壓控電壓源型電路壓控電壓源型電路 +_ +_IuOu1R2RaR1CbR2C +_A上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)后退后退模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)等效虛線內(nèi)的電路等效

29、虛線內(nèi)的電路等效電路等效電路ab01RRA +_ +_IuOu1R2RaR1CbR2C +_A A03 2 + + Ou1RIu2R1C2C上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)后退后退模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)對(duì)節(jié)點(diǎn)對(duì)節(jié)點(diǎn)3、2列方程列方程 節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)3節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)2021)()(1)()(11)()(30o3o3i C/ssUA/sURsUsUC/ssUsURAsUCsAsUsU20o20o3/ )(/1/ )()( a. 傳遞函數(shù)傳遞函數(shù) A03 2 + + Ou1RIu2R1C2C上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)后退后退模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)2nn220io)()()( sQssAsUsUsA由以上兩式電路的傳遞

30、函數(shù)為由以上兩式電路的傳遞函數(shù)為 其中其中)1(02212112121ARCRCRCCCRRQ 品質(zhì)因數(shù)品質(zhì)因數(shù)ab01RRA 通帶增益通帶增益CCRR2121n1 特征角頻率特征角頻率上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)后退后退模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)b. 頻率特性頻率特性 QAA/j)j (n22n20 sj 令令2nn220)( sQssAsA由由得得c. 幅頻特性幅頻特性)/()/(n222n201)j (QAA 上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)后退后退模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)幅頻特性曲線幅頻特性曲線10-3/n Q=105210.7070.50(j )20lg|/dBAA 上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)后退后退模擬電

31、子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)7.3.4 帶通和帶阻有源濾波器帶通和帶阻有源濾波器1 二階帶通有源濾波器二階帶通有源濾波器(1) 電路組成電路組成(2) 電路分析電路分析 32 + _+AIuOu1R2R1C2CaRbR3R上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)后退后退模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)等效虛線內(nèi)的電路等效虛線內(nèi)的電路等效電路等效電路ab01RRA 32 + _+AIuOu1R2R1C2CaRbR3R 32 _+A0IuOu1R2R1C2C3R上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)后退后退模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)對(duì)節(jié)點(diǎn)對(duì)節(jié)點(diǎn)3、2列方程列方程 節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)3CssUCssUAsURsUsURsUsU23130o23o13i

32、/1)(/1)(/ )()()()()( 節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)2RAsUCsAsUsU30o10o3/ )(/1/ )()( 32 _+A0IuOu1R2R1C2C3R上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)后退后退模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)中心頻率中心頻率CCRRRRR1232121o 通帶增益通帶增益ab01RRA CRACRCRCRQ220112321o/ )1(/1/1/1 品質(zhì)因數(shù)品質(zhì)因數(shù) 2oo2210/ QssCRsA)()()(iosUsUsA a. 電路的傳遞函數(shù)電路的傳遞函數(shù)上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)后退后退模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 2oo2210/)( QssCRsAsA得濾波器的頻率特性得濾波器的頻率

33、特性QCRAA/j/j)j (o22o210 c. 頻幅特性頻幅特性 )()/(/1)/()j (2oo2o210QCRAA b. 頻率特性頻率特性將將s=j 代入式代入式上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)后退后退模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ))()/(/1)/()j (2oo2o210QCRAA 0)j ( A0)j ( A)/()j (o210 CRQAA 討論：討論：當(dāng)當(dāng) 時(shí)，時(shí)，0 (a)當(dāng)當(dāng) 時(shí)，時(shí)， (b)當(dāng)當(dāng) 時(shí)，時(shí)，0 (c)電路具有帶通特性電路具有帶通特性為中心角頻率為中心角頻率 o上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)后退后退模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ))()/(/1)/()j (2oo2o210QCRAA

34、 由由在截止頻率上在截止頻率上2)/()j (o210 CRAA 22oo1)(Q 即即 o2H2/14/11QQ o2L2/14/11QQ 求解上式得求解上式得d. 通頻帶通頻帶上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)后退后退模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)Q/oLHbw 故故 濾波器的通頻帶寬濾波器的通頻帶寬可見(jiàn)，可見(jiàn)，Q值越大，通頻帶越窄，選擇性越強(qiáng)值越大，通頻帶越窄，選擇性越強(qiáng)上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)后退后退模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)Q=105210.50-20-40/ o o 10.1dBAjA/ |)(|lg200 帶通濾波器帶通濾波器的幅頻特性的幅頻特性上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)后退后退模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)

35、基礎(chǔ)2二階帶阻有源濾波器二階帶阻有源濾波器 （1）電路組成）電路組成C2CR32RCR/24+_+_+_IuOuaRbR上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)后退后退模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)列節(jié)點(diǎn)電壓方程列節(jié)點(diǎn)電壓方程0/1)(/ )(2/)()(/1)()(20o2o2i sCsUAsURsUsUsCsUsU節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)2（1）電路分析）電路分析a. 傳遞函數(shù)傳遞函數(shù)節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)302/1)()(/ )()()(330o3i sCsURsUAsURsUsUC2CR32RCR/24+_+_+_OuIuaRbR 上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)后退后退模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)40/ )()(/1/ )()(0o30o

36、2 RAsUsUsCAsUsU式中式中 RRAab0/1 C2CR32RCR/24+_+_+_OuIuaRbR 上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)后退后退模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ))()2(21)(1)()()(2020iosCRRCsAsCRAsUsUsA 2oo22o20/ QssA)/(1oRC )2(2/10AQ 其中：其中：ab01RRA 故故 傳遞函數(shù)傳遞函數(shù)上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)后退后退模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)得濾波器的頻率特性得濾波器的頻率特性將將s=j 代入式代入式b. 頻率特性頻率特性 2oo22o20/)( QssAsAQCRAA/j/j)j (o22o210 上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)后退

37、后退模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)AQA0o2222o22o)/()()j ( c. 濾波器的幅頻特性濾波器的幅頻特性討論討論: :0)j (AA AA0)j ( 0)j ( A當(dāng)當(dāng) 時(shí)，時(shí)，0 (a)當(dāng)當(dāng) 時(shí)，時(shí)， (b)當(dāng)當(dāng) 時(shí)，時(shí)，0 (c)可見(jiàn)電路具有帶阻特性可見(jiàn)電路具有帶阻特性為中心角頻率為中心角頻率o上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)后退后退模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)令令 21)/()(o222o222o Q 即即2111)/(22oo2 Q 解之得截止角頻率解之得截止角頻率 上限上限 14122oH QQ d. 濾波器的阻帶濾波器的阻帶 14122oL QQ 下限下限上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)后退后

38、退模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)Q/oLHbw 故故 濾波器的阻帶寬為濾波器的阻帶寬為上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)后退后退模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)帶通濾波器帶通濾波器的幅頻特性的幅頻特性11000.1-50Q小小dB)j (lg200AA 0ffQ大大上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)后退后退模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)功能：用來(lái)比較輸入電壓相對(duì)大小的電路。功能：用來(lái)比較輸入電壓相對(duì)大小的電路。輸出端的信號(hào)狀態(tài)輸出端的信號(hào)狀態(tài)只有高電平和低電平。只有高電平和低電平。7.4 電壓比較器電壓比較器被比較的輸入電壓被比較的輸入電壓比較電壓（基準(zhǔn)電壓或參考電平）比較電壓（基準(zhǔn)電壓或參考電平）輸入端的信號(hào)有輸入端的信號(hào)

39、有工作原理工作原理 輸入信號(hào)偏離參考電壓時(shí)，輸出電壓將輸入信號(hào)偏離參考電壓時(shí)，輸出電壓將發(fā)生躍變。發(fā)生躍變。將輸出電壓發(fā)生躍變的現(xiàn)象稱為比較器翻轉(zhuǎn)。將輸出電壓發(fā)生躍變的現(xiàn)象稱為比較器翻轉(zhuǎn)。上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)后退后退模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)7.4.1 單門限比較器單門限比較器1. 零電平比較器零電平比較器 (2) 電路特點(diǎn)電路特點(diǎn)Ib1uu 0b2 ub.，a. 運(yùn)放工作于開(kāi)環(huán)狀態(tài)運(yùn)放工作于開(kāi)環(huán)狀態(tài)c. 輸出電壓輸出電壓uOVCC(1) 電路組成電路組成Rb2b1+_+_+IuOuCCV CCV 上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)后退后退模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)0I ua. 當(dāng)當(dāng) 時(shí)，時(shí)，CCOVu

40、 b. 當(dāng)當(dāng) 時(shí)，時(shí)，0I uCCOVu (3) 工作原理工作原理(4) 傳輸特性傳輸特性)(IOufu CCV CCV 0IuOu 與零電平（電位）進(jìn)行比與零電平（電位）進(jìn)行比較，故稱為零電平比較器。較，故稱為零電平比較器。 IuRb2b1+_+_+IuOuCCV CCV 上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)后退后退模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)CCV CCV 0IuOu理想特性理想特性實(shí)際特性實(shí)際特性WU不靈敏區(qū)不靈敏區(qū)上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)后退后退模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)(5) 電路存在的問(wèn)題電路存在的問(wèn)題a. 輸出電壓基本由電源電壓確定。輸出電壓基本由電源電壓確定。b. 輸出電平易受電源波動(dòng)、飽和深度

41、的影響。輸出電平易受電源波動(dòng)、飽和深度的影響。c. 輸出電平不易改變。輸出電平不易改變。Rb2b1+_+_+IuOuCCV CCV 上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)后退后退模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)改進(jìn)型的零電平比較器改進(jìn)型的零電平比較器限流電阻限流電阻 雙向限幅穩(wěn)壓管雙向限幅穩(wěn)壓管輸出電壓輸出電壓 ZOUu 輸入保護(hù)電路輸入保護(hù)電路RDZ+_+_+_D1D2IuOuCCV CCV oR傳輸特性傳輸特性0IuOuZU ZU 上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)后退后退模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)2非零電平比較器非零電平比較器 電路簡(jiǎn)單電路簡(jiǎn)單靈敏度高靈敏度高抗干擾能力差抗干擾能力差單門限電壓比較器的特點(diǎn)單門限電壓比較器

42、的特點(diǎn)0IuOuZU ZURU傳輸特性傳輸特性RDZ+_+_+_IuOuCCV CCV oRUR上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)后退后退模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)t0Ou0tIu干擾干擾干擾干擾比較電壓比較電壓UR輸入電壓輸入電壓輸出電壓輸出電壓誤動(dòng)作誤動(dòng)作誤動(dòng)作誤動(dòng)作單門限比較器抗干擾性能差的波形圖單門限比較器抗干擾性能差的波形圖上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)后退后退模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)7.4.2 多門限比較器多門限比較器1 遲滯比較器遲滯比較器1）反相輸入遲滯比較器反相輸入遲滯比較器Dz+_+_IuOuRU1R2RoR3R上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)后退后退模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)給電路提供雙極性參考電平

43、給電路提供雙極性參考電平加速輸出翻轉(zhuǎn)過(guò)程加速輸出翻轉(zhuǎn)過(guò)程電路引入正反饋電路引入正反饋正反饋的作用正反饋的作用Dz+_+_IuOuRU1R2RoR3R上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)后退后退模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ))(322RRRK UKUZR 反饋電壓反饋電壓ZOUu 輸出電壓輸出電壓a. 工作原理工作原理Dz+_+_IuOuRU1R2RoR3R上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)后退后退模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)如果如果 uI URZOUu ZRKUU 當(dāng)當(dāng)uO=UZ時(shí)時(shí)(a)IuOu0ZUZU ZKUZKU uo=UZuIUR=KUZ時(shí)，時(shí)，,只要只要zOUu RIUu zRKUU IuOu0ZUZU ZKUZ

44、KU uouI傳輸特性傳輸特性Dz+_+_IuOuRU1R2RoR3R上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)后退后退模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)IuOu0ZUZU ZKUZKU uouI傳輸特性傳輸特性zRKUU (c) 當(dāng)當(dāng)uO=-UZ時(shí)時(shí)zRKUU 如果如果 uI URZOUu Dz+_+_IuOuRU1R2RoR3R上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)后退后退模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)IuOu0ZUZU ZKUZKU uouI傳輸特性傳輸特性zOUu zRKUU 此時(shí)此時(shí)(d) 當(dāng)當(dāng)uIUR =-KUZ時(shí)時(shí), ,zOUu 只要只要 uI-KUZ傳輸特性傳輸特性當(dāng)當(dāng)zOUu 時(shí)時(shí)(a)Dz+_b1b2IuOu1R2RoR

45、3R上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)后退后退模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)只要只要ZIKUu zOUu IuOu0ZUZU ZKUZKU Uo=-UZuIKUZ傳輸特性傳輸特性當(dāng)當(dāng)zOUu 時(shí)時(shí)(b)Dz+_b1b2IuOu1R2RoR3R上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)后退后退模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)輸出維持原狀態(tài)輸出維持原狀態(tài)IuOu0ZUZU ZKUZKU Uo=-UZ|uI|KUZ傳輸特性傳輸特性ZIZ-KUuKU 當(dāng)當(dāng)時(shí)時(shí) (c)Dz+_b1b2IuOu1R2RoR3R上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)后退后退模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)輸出維持原狀態(tài)輸出維持原狀態(tài)IuOu0ZUZU ZKUZKU Uo=UZ|uI|K

46、UZ傳輸特性傳輸特性ZIZ-KUuKU 當(dāng)當(dāng)時(shí)時(shí) (c)Dz+_b1b2IuOu1R2RoR3R上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)后退后退模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)IuOu0ZUZU ZKUZKU 同相同相輸入輸入遲滯遲滯比較比較器傳器傳輸特輸特性性具有逆時(shí)針具有逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的特性旋轉(zhuǎn)的特性上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)后退后退模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)c. 特性平移的遲滯比較器特性平移的遲滯比較器圖中圖中O322I3232buRRRuRRRu zOUu R1bUu Dz+_b1b2IuOu1R2RoR3RRU上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)后退后退模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)即即Rz322I323)(UURRRuRRR 1b

47、2buu 令令得電路的翻轉(zhuǎn)電平為得電路的翻轉(zhuǎn)電平為)()(322z323RHRRRURRRUU )()(322z323RLRRRURRRUU Dz+_b1b2IuOu1R2RoR3RRU上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)后退后退模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)遲滯回環(huán)沿著遲滯回環(huán)沿著坐標(biāo)橫軸平移坐標(biāo)橫軸平移)(323MRRRRUU 傳輸特性傳輸特性0ZU ZU LU MU HUOuIu上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)后退后退模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)2. 窗口比較器窗口比較器(1) 電路電路A1D1D2A2LU HUIuCRBR+ + +CCV CCV T Ou上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)后退后退模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)D1

48、導(dǎo)通，導(dǎo)通， D2截止截止A1輸出高電平，輸出高電平，A2輸出低電平。輸出低電平。HIUu 當(dāng)當(dāng)時(shí)時(shí)(a)輸出電壓輸出電壓CCOVu 2. 工作原理工作原理0LH UU（設(shè)（設(shè)）晶體管晶體管T飽和導(dǎo)通飽和導(dǎo)通A1D1D2A2LU HUIuCRBR+ + +CCV CCV T Ou上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)后退后退模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)A2輸出高電平輸出高電平LIUu 當(dāng)當(dāng)時(shí)時(shí)(b)輸出電壓輸出電壓CCOVu A1輸出低電平輸出低電平D1截止，截止， D2導(dǎo)通導(dǎo)通晶體管晶體管T飽和導(dǎo)通飽和導(dǎo)通A1D1D2A2LU HUIuCRBR+ + +CCV CCV T Ou上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)后退后退模擬電子

49、技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)晶體管晶體管T截止截止A2輸出低電平輸出低電平HILUuU 當(dāng)當(dāng)時(shí)時(shí)(c)輸出電壓輸出電壓CCOVu A1輸出低電平輸出低電平D1截止，截止， D2截止截止A1D1D2A2LU HUIuCRBR+ + +CCV CCV T Ou上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)后退后退模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)用于工業(yè)控制系統(tǒng)，測(cè)量溫度、壓力、液面等的范圍。用于工業(yè)控制系統(tǒng)，測(cè)量溫度、壓力、液面等的范圍。窗口比較器的主要應(yīng)用窗口比較器的主要應(yīng)用0IuOuCCV LU HUCCV 傳輸特性傳輸特性上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)后退后退模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)LM111系列的封裝形式和引腳排列系列的封裝形式

50、和引腳排列7.4.3 集成電壓比較器集成電壓比較器+_12345678OUTGNDININ+BALBAL/S+VCCVCC上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)后退后退模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)LM111系列典型應(yīng)用電路系列典型應(yīng)用電路具有選通的接法具有選通的接法 RT123456785選通選通+5V+_3k COuIURUCCV WR1R2R基本應(yīng)用電路基本應(yīng)用電路234567815R k3OuRUIUCCV CCV WR+上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)后退后退模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)電路電路2373K3KOuRUIUCCV 1R2RFR + +LM111系列實(shí)現(xiàn)的施密特電路系列實(shí)現(xiàn)的施密特電路傳輸特性傳輸特性0

51、IuOuLU HUOLUOHU上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)后退后退模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)例例1 在圖示電路中，設(shè)各運(yùn)放都具有理想特性。試求：在圖示電路中，設(shè)各運(yùn)放都具有理想特性。試求： (a) Au1=Uo3/Ui (b) 電路的中頻電壓放大倍數(shù)電路的中頻電壓放大倍數(shù)Aum=Uo/Ui 練習(xí)題練習(xí)題A1A2A3R1R2R3R4R5R6R7uIuO2uO1uOA4R9C2330k 27k 110k 15mFRLR11C1uO3R810k 10k 3.33k +_+_+10k 1010k 33k pF47003.33k 3.33k 上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)后退后退模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)(c) 整個(gè)

52、電路的上、下限截止頻率整個(gè)電路的上、下限截止頻率fH和和fL之值。之值。 解解 由圖可知，運(yùn)放由圖可知，運(yùn)放A1A3構(gòu)成三運(yùn)放測(cè)量放大器，構(gòu)成三運(yùn)放測(cè)量放大器，運(yùn)放運(yùn)放A4構(gòu)成一階低通濾波器，電容器構(gòu)成一階低通濾波器，電容器C2 和負(fù)載和負(fù)載RL構(gòu)構(gòu)成高通濾波器。成高通濾波器。 A1A2A3R1R2R3R4R5R6R7uIuO2uO1uOA4R9C2330k 27k 110k 15mFRLR11C1uO3R810k 10k 3.33k +_+_+10k 1010k 33k pF47003.33k 3.33k 上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)后退后退模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) (a) 寫出寫出uO2與與u

53、i的關(guān)系的關(guān)系 1O342O75746O3)1(uRRuRRRRRu )(2OO1uu I3321uRRRR I3u A1A2A3R1R2R3R4R5R6R7uIuO2uO1uOA4R9C2330k 27k 110k 15mFRLR11C1uO3R810k 10k 3.33k +_+_+10k 1010k 33k pF47003.33k 3.33k 上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)后退后退模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)(b) 電路的中頻電壓放大倍數(shù)電路的中頻電壓放大倍數(shù) 所以，所以，Au1=Uo3/Ui=330)33330(3 iomUUAu o3oio3UUUU )(891RRAu A1A2A3R1R2R

54、3R4R5R6R7uIuO2uO1uOA4R9C2330k 27k 110k 15mFRLR11C1uO3R810k 10k 3.33k +_+_+10k 1010k 33k pF47003.33k 3.33k 上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)后退后退模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) (c) 整個(gè)電路的上、下限截止頻率分別為整個(gè)電路的上、下限截止頻率分別為Hz6 .1022119H CRf Hz095. 0212LL CRf A1A2A3R1R2R3R4R5R6R7uIuO2uO1uOA4R9C2330k 27k 110k 15mFRLR11C1uO3R810k 10k 3.33k +_+_+10k 1010

55、k 33k pF47003.33k 3.33k 上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)后退后退模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)例例2 在圖示電路中，已知穩(wěn)壓管在圖示電路中，已知穩(wěn)壓管DZ1 、DZ2的擊穿電壓分的擊穿電壓分別為別為UZ1=3.4V, UZ2=7.4V ,正向壓降皆為正向壓降皆為UD1= UD2=0.6V ,運(yùn)放運(yùn)放A具有理想的特性。畫(huà)出具有理想的特性。畫(huà)出uI由由-6V變至變至+6V，再由，再由+6V變至變至-6V時(shí)電路的電壓傳輸特性曲線。時(shí)電路的電壓傳輸特性曲線。A+_Ou1R4R3R5RIuZ1DZ2D2Rk9 . 3k30k10.7k44k212V 上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)后退后退模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬

56、電子技術(shù)基礎(chǔ)解解 (a) 由圖可知電路的輸出電壓極限值由圖可知電路的輸出電壓極限值 V46 . 04 . 3D2Z1omax UUUV84 . 76 . 0Z2D1omin UUUA+_Ou1R4R3R5RIuZ1DZ2D2Rk9 . 3k30k10.7k44k212V 上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)后退后退模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)(b) 運(yùn)運(yùn)放反相輸入端電壓放反相輸入端電壓 12212R RRRU同相輸入端電壓同相輸入端電壓 O433I434uRRRuRRRu V2127 . 4247 . 4 當(dāng)輸入電壓當(dāng)輸入電壓uI由由-6V 向向+6V方向變化時(shí)，如果同相輸入方向變化時(shí)，如果同相輸入端的電壓端

57、的電壓u+ 低于低于UR，輸出電壓，輸出電壓uO為為Uomin ；A+_Ou1R4R3R5RIuZ1DZ2D2Rk9 . 3k30k10.7k44k212V 上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)后退后退模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)Romin433H434UURRRURRRu 由由得得當(dāng)當(dāng)同相輸入端的電壓同相輸入端的電壓u+略高于略高于UR時(shí)，比較時(shí)，比較器翻轉(zhuǎn)，輸出電壓器翻轉(zhuǎn)，輸出電壓uO為為Uomax 。UH=5.3V設(shè)此時(shí)的輸入電壓為設(shè)此時(shí)的輸入電壓為UHA+_Ou1R4R3R5RIuZ1DZ2D2Rk9 . 3k30k10.7k44k212V 上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)后退后退模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)當(dāng)當(dāng)

58、uI由由+6V向向-6V 方向變方向變化時(shí)，如果化時(shí)，如果u+ 高于高于UR，輸出電壓輸出電壓uO為為Uomax ；當(dāng)當(dāng)u+略低于略低于UR時(shí)，比時(shí)，比較器再次翻轉(zhuǎn)，輸出較器再次翻轉(zhuǎn)，輸出電壓電壓uO為為Uomin 。設(shè)此時(shí)的輸入電壓為設(shè)此時(shí)的輸入電壓為ULRomax433L434UURRRURRRu 由由得得V3 . 1L UA+_Ou1R4R3R5RIuZ1DZ2D2Rk9 . 3k30k10.7k44k212V 上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)后退后退模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)由此可畫(huà)出電路的傳輸特性由此可畫(huà)出電路的傳輸特性u(píng)OuI0UHULUominUomax傳輸特性傳輸特性A+_Ou1R4R3

59、R5RIuZ1DZ2D2Rk9 . 3k30k10.7k44k212V 上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)后退后退模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)例例3 在圖示電路中，設(shè)運(yùn)算放大器在圖示電路中，設(shè)運(yùn)算放大器A具有理想的特性，具有理想的特性，其最大輸出電壓其最大輸出電壓)1(32ZROmaxRRUUU 穩(wěn)壓管穩(wěn)壓管 的穩(wěn)定電壓為的穩(wěn)定電壓為 ,試畫(huà)出電路的電壓傳輸特試畫(huà)出電路的電壓傳輸特性曲線。性曲線。ZDZU A+_Ou1R3R2RIuZDRU上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)后退后退模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)解解 由圖可知，當(dāng)穩(wěn)壓管由圖可知，當(dāng)穩(wěn)壓管DZ擊穿后，由于其動(dòng)態(tài)電擊穿后，由于其動(dòng)態(tài)電阻很小，電路引入深度負(fù)阻很小，電路引入深度負(fù)反饋。反饋。Z3UuR 故運(yùn)放的故運(yùn)放的“虛短虛短” 仍然成仍然成立。立。電路的輸出電壓電路的輸出電壓此時(shí)，電阻此時(shí)，電阻R3兩端的電壓為兩端的電壓為 )(323RO3RRRuUuR A+_Ou1R3R2RIuZDRU上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)后退后退模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ))