模电八:集成运算放大器(下)
积分运算电路
满足虚短与续断
由虚短及虚断性质可得:
i1 = if
若输入信号电压为直流,那么:
三角波发生器
分析:
1.由于U1引入的是正反馈,所以,只要有失调电压存在,不管正负,那么,U1都将工作在非线性区,输出电源电压。
2.左边U+的电压来源于两部分,第一部分由R1和R2构成的正反馈电压,第二部分由R3提供的C1电压,由于R1和R2都比较大,那么R3的分压比较小。当电容C1电压变化较大时,都会引起U1正向端的变换
微分运算电路
由虚短及虚断性质可得:
i1 = if
有源滤波电路
分为低通(频率低允许通过)滤波、高通(频率高允许通过)滤波、带通(某一段频率允许通过)滤波、带阻(某一段频率不允许通过)滤波。
采样保持电路
采样保持电路,多用于模一数转换电路(A/D)之前。由于A/D 转换需要一定的时间,所以在进行A/D 转换前必须对模拟量进行瞬间采样,并把采样值保存一段时间,以满足A/D 转换电路的需要。
分析:开关S闭合之后,Ui对 Uc进行充电,当S断开之后,Uc会通过后面的电阻给运算放大器进行放电,电容放电的时间t = 0.7 × RC,R越大,电容的额放电量在一定的时间内就变小了,运算放大器的输入阻抗是非常大的,此时Uc电容的衰减量是非常小的,那么Uc = Uo,然后把Uo的值送给采样器采样,把电压值U进行输出
可以观察到采样到的为负峰值。
分析:输入信号是一个正弦波,当处于正半轴的时候,二极管不导通。当处于负半轴的时候,二极管将导通,对电容C12进行反向充电,则电阻R4上的的负向电压(-Uc)将会升高,U2是一个跟随器的形式,则输出电压Uo = Uc,此时就会把峰值采样到,因为电容C12的放电量是很小的,只会随着输入电压的升高而升高,而不会减小(二极管的单向导通性)。当把二极管调整方向,采样到的则为正峰值。
文氏桥震荡电路
RF>2R1,这里即R3>2R4. 2πRC中的R=R1=R2,C= C1= C2。
文氏桥电路设计测试
1、题目
设计一个1KHZ的正弦波信号。
分析:
1、输出电压较小时,由于没达到二极管的启动电压,所以二极管不导通,电压放大很快。
2、当达到二极管的启动电压时,R5不再起作用,所以,R5的大小决定了启动速度
3、R3决定了输出的幅值,它会在R3和R5以及二极管之间,寻找到一个平衡点,使信号达到稳定
分析:上面一部分是文氏桥的典型接法(一个电阻(R2)和电容(C2)并联,一个电阻(R1)和电容(C1)串联),下面是同相比例运算放大器的接法,文氏桥的起震条件是|AF|>1,其中F最大值是1/3,所以A>3,同样比例放大器的放大倍数为 1+RF/R1,所以RF/R1 应该大于2,当输出量很小的时候,D1和D2都不导通,这里放大倍数是((R5+R3)/R4)+1 = ((500+170)/100)+1 =7.7,当输出量比较大的时候,二极管即将导通,导通之后就会和R5并联,使总体电阻变小,此时,放大倍数就会减小,为了达到一个正弦波稳定的效果,D1,D2,R5这一部分会寻找一个合适的值,使(R3+(R5部分并联的阻值)) /R4 = 2,此时就能实现输出一个稳定的正弦波。R5作用就是控制起振的速度(刚刚起振的时候二极管不导通,R5越大放大倍数越大,起振越快),R3的作用是控制幅值大小,但R3不能大于200,因为大于200,放大倍数就大于3了,R3左边的R5那一部分就没有作用了,只会造成放大倍数越来越大,造成波形失真。
电压比较器
理想运放工作在非线性区的特点:
当 u+> u- 时, uo = +Uo (sat)
u+< u- 时, uo = – Uo (sat)
条件:
没有负反馈回路
分析:U1A是一个比较器,Q1是一个三极管,当输出5V,三极管导通,发光二极管点亮,当输出-5V时,三极管截止,二极管不会点亮。当开关J1接VEE,则正向端输入为-5V,负向端接地为0V,此时输出为-5V,二极管不会点亮,当单刀双掷开关J1接VCC,为+5V,发光二极管点亮。
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