模拟电子技术基础简明教程(第三版)杨素行-PPT课件-第七章PPT格式课件下载.ppt
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电压放大倍数低,只有,且带负载能力差。
解决办法解决办法:
利用集成运放与:
利用集成运放与RC电路组成有源滤波器。
电路组成有源滤波器。
图图7.1.2一阶低通有源一阶低通有源滤波器:
电压放大倍数电压放大倍数通带电压放大倍数通带电压放大倍数可可见见:
一一阶阶低低通通有有源源滤滤波波器器与与无无源源低低通通滤滤波波器器的的通通带带截止频率相同截止频率相同;
但;
但通带电压放大倍数得到提高通带电压放大倍数得到提高。
缺缺点点:
一一阶阶低低通通有有源源滤滤波波器器在在ff0时时,滤滤波波特特性性不不理想。
对数幅频特性下降速度为理想。
对数幅频特性下降速度为20dB/十倍频。
十倍频。
采用二阶低通有源滤波器。
:
图图7.1.3二阶低通有源滤波器:
二阶低通有源滤波器:
输输入入电电压压经经过过两两级级RC低低通通电电路路,在在高高频频段段,对对数数幅幅频频特特性性以以40dB/十十倍倍频频的的速速度度下下降降,使使滤滤波波特特性性比比较较接接近近于于理想情况。
理想情况。
图图7.1.40.1-40-20-011020dB/十倍频十倍频40dB/十倍频十倍频一阶、二阶低通有源滤波电路幅频特性的比较:
一阶、二阶低通有源滤波电路幅频特性的比较:
理想特性理想特性图图7.1.5低通滤波器的幅频特性低通滤波器的幅频特性7.1.3高通滤波器高通滤波器(HPF)其通带截止频率:
其通带截止频率:
无源高通滤波器如下图所示。
图图7.1.6无源高通滤波器无源高通滤波器可可见见高高通通滤滤波波电电路路与与低低通通滤滤波波电电路路的的对对数数幅幅频频特特性性互互为为“镜像镜像”关系。
关系。
图图7.1.7二二阶有源高通阶有源高通滤波器滤波器(a)图图7.1.7(b)7.1.4带通滤波器带通滤波器(BPF)只只允允许许某某一一段段频频带带内内的的信信号号通通过过,将将此此频频带带以以外外的的信信号阻断。
号阻断。
低通低通高通高通f2fO低通低通ff1O高通高通阻阻阻阻f2f1fO通通图图7.1.8带通带通滤波器的典型电路滤波器的典型电路中心频率中心频率通带电压放大倍数通带电压放大倍数图图7.1.97.1.5带阻滤波器带阻滤波器(BEF)在在规规定定的的频频带带内内,信信号号被被阻阻断断,在在此此频频带带以以外外的的信信号号能能顺利通过。
顺利通过。
低通低通高通高通f2f1fO通阻通通阻通fO低通低通f1f2fO高通高通图图7.1.10带带阻滤波器的典型电路阻滤波器的典型电路中心频率中心频率通带电压放大倍数通带电压放大倍数图图7.1.117.2电压比较器电压比较器电电压压比比较较器器将将一一个个模模拟拟量量输输入入电电压压与与一一个个参参考考电电压压进行比较,输出只有两种可能的状态:
高电平或低电平。
进行比较,输出只有两种可能的状态:
比比较较器器中中的的集集成成运运放放一一般般工工作作在在非非线线性性区区;
处处于于开开环状态或引入正反馈。
环状态或引入正反馈。
分分类类:
过过零零比比较较器器、单单限限比比较较器器、滞滞回回比比较较器器及及双双限比较器。
限比较器。
7.2.1过零比较器过零比较器简单的过零比较器简单的过零比较器由由于于理理想想运运放放的的开开环环差差模模增益为无穷大,所以增益为无穷大,所以当当uI0时,时,uO=-UOPP;
过零比较器的传输特性为:
uIuO+UOpp-UOppOUOPP为为集集成成运运放放的的最最大大输输出电压。
出电压。
阈阈值值电电压压:
当当比比较较器器的的输输出出电电压压由由一一种种状状态态跳跳变变为为另一种状态所对应的输入电压。
另一种状态所对应的输入电压。
图图7.2.1利用稳压管限幅的过零比较器利用稳压管限幅的过零比较器设设任任何何一一个个稳稳压压管管被被反反向向击击穿穿时时,两两个个稳稳压压管管两两端端总总的的的稳定电压为的稳定电压为UZUOppuIuO+UOpp-UOppO+UZ-UZ当当uI0时时,右右边边的的稳稳压压管管被反向击穿,被反向击穿,uO=-UZ;
图图7.2.27.2.2单限比较器单限比较器单单限限比比较较器器有有一一个个门门限限电电平平,当当输输入入电电压压等等于于此此门门限限电电平平时时,输输出出端端的的状状态态立立即发生跳变。
即发生跳变。
当当输输入入电电压压uI变变化化,使使反反相相输输入入端端的的电电位位为为零零时时,输输出出端端的的状态将发生跳变,门限电平为:
状态将发生跳变,门限电平为:
uIuO+UOpp-UOppO+UZ-UZ过过零零比比较较器器是是门门限限电电平平为为零零的单限比较器。
的单限比较器。
图图7.2.4图图7.2.5存在干扰时单限比较器的存在干扰时单限比较器的uI、uO波形波形单单限限比比较较器器的的作作用用:
检检测测输输入入的的模模拟拟信信号号是是否否达达到到某某一给定电平。
一给定电平。
缺点缺点:
抗干扰能力差。
解解决决办办法法:
采采用用具具有有滞滞回传输特性的比较器。
回传输特性的比较器。
7.2.3滞回比较器滞回比较器UREF为为参参考考电电压压;
输出电压输出电压uO为为+UZ或或-UZ;
uI为输入电压。
为输入电压。
当当u+=u-时时,输输出出电电压压的状态发生跳变。
的状态发生跳变。
比比较较器器有有两两个个不不同同的的门门限限电电平平,故传输特性呈滞回形状。
故传输特性呈滞回形状。
+UZuIuO-UZOUT-UT+图图7.2.6滞回比较器滞回比较器若若uO=UZ,当当uI逐逐渐渐减减小小时时,使使uO由由UZ跳跳变变为为UZ所需的所需的门限电平门限电平UT回回差差(门限宽度门限宽度)UT:
若若uO=UZ,当当uI逐逐渐渐增增大大时时,使使uO由由+UZ跳跳变变为为-UZ所需的所需的门限电平门限电平UT+作作用用:
产产生生矩矩形形波波、三三角角波波和和锯锯齿齿波波,或或用用于于波波形形变换。
变换。
抗干扰能力强抗干扰能力强。
图图7.2.77.2.4双限比较器双限比较器参考电压参考电压UREF1UREF2若若uI低低于于UREF2,运运放放A1输输出出低低电电平平,A2输输出出高高电电平平,二二极极管管VD1截截止止,VD2导导通通,输输出出电压电压uO为高电平;
为高电平;
若若uI高高于于UREF1,运运放放A1输输出出高高电电平平,A2输输出出低低电电平,二极管平,二极管VD2截止,截止,VD1导通,输出电压导通,输出电压uO为高电平;
图图7.2.8双限比较器双限比较器(a)当当uI高高于于UREF2而而低低于于UREF1时时,运运放放A1、A2均均输输出出低低电电平平,二二极极管管VD1、VD2均均截止,输出电压截止,输出电压uO为低电平;
为低电平;
上门限电平上门限电平UTH=UREF1;
下门限电平下门限电平UTL=UREF2。
uIuOOUTHUTL综综上上所所述述,双双限限比比较较器器在在输输入入信信号号uIUREF1时时,输输出出为为高高电电平平;
而而当当UREF2uIUREF1时时,输输出为低电平。
出为低电平。
图图7.2.8(b)7.2.5集成电压比较器集成电压比较器对对集成电压比较器的主要要求:
集成电压比较器的主要要求:
1.具有较高的开环差模增益;
具有较高的开环差模增益;
2.具有较快的响应速度;
具有较快的响应速度;
3.具有较高的共模抑制比和允许共模输入电压较高;
具有较高的共模抑制比和允许共模输入电压较高;
4.具有较低的失调电压、失调电流及较低的温漂。
具有较低的失调电压、失调电流及较低的温漂。
图图7.2.9高速集成电压比较器高速集成电压比较器CJ0710:
差动差动输入级:
输入级:
采采用用恒恒流流源源式式差差分分放放大大电电路路,因因而而具具有较高的共模抑制比。
有较高的共模抑制比。
共射共射放大放大中间级:
中间级:
具具有有较较高高的的电压放大倍数。
电压放大倍数。
输出级:
共共集电极放大电路。
集电极放大电路。
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