8.3信号处理电路.ppt

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8.3信号处理电路

8.3 信号处理电路 ;按理想运放分析,则流过RL的电流是 ; 若要求iL与uo无关,则需要满足R3/R2=R′/R1,这样,负载上流过的电流是 ;2. 电流-电压转换器 ; 由于运放反相输入端是虚地,Rs中电流为0,因此is流过反馈电阻RF,输出电压是 ;3. 压电转换 ;再令只有同相侧输入时,输出电压为uo2,由于 ;4. 热电转换 ;5. 光电转换 ; (2) 光电耦合电路 ;8.3.2 电压比较器 ;图 8-26 比较器 (a) 电路图; (b) 传输特性曲线 ;2. 比较器的应用 ; (2) 相位计 利用图 8-27 所示电路, 也可测量两个正弦波电压之间的相角。 只要把两个电压都转换成脉冲,可测出由两个正弦波转换成的两个脉冲的间隔时间, 这个时间间隔与相位差成比例。 这种相位计能测量 0°到 360°的相角。 ;(3) 窗口检测器 ;设R2和R3均远小于R4和R1, 则 ;3. 再生式比较器(施密特触发电路) ; 这种比较器又称作施密特触发电路。其工作原理是:假定ui从小到大逐渐增大时,由于u-u+,运放输出为正向最大值,即UZ+UD。其中UZ为稳压二极管稳压值,UD为稳压二极管正向导通电压。根据叠加原理,此时 ; 如果现在减小ui,输出电压开始仍维持在负向最大值,直到ui =U2时,才又跳变到正向最大值。总的输入、输出关系如图 8-29(b)所示。由于其传输特性具有迟滞回线形状, 因而该电路也叫迟滞比较器。 U1称为上门限电压,U2称为下门限电压,它们之差ΔU称为门限宽度。 ;图 8-30 反向施密特触发电路对任意输入波形响应 ;8.3.3 采样保持电路;采样期 ; (2) 存储电容 实际电容器具有介质吸附效应和泄漏电阻。当电路从采样转到保持,介质吸附效应会使电容器上的电压下降, 被保持的电压将低于采样转为保持瞬间的输入电压。泄漏电阻会引起电容器上的保持电压随时间逐渐减小。 因此,应选用介质吸附效应小和泄漏电阻大的电容器,如聚苯乙烯和聚碳酸脂电容器等。 电容量大,保持期电压漂移小, 但捕捉时间就长。电容量过小,同样的寄生漏电流、运放的输入偏流和模拟开关的反向电流等,都将加快被保持电压的下降速度。 这是因为电容电压的下降速度为 ; (3) 运算放大器 运算放大器在采样保持电路中起输出缓冲和输入隔离的作用。 所以, 特别要重视它的输入偏流和带宽、 上升速率以及最大输出电流等特性参数。 ;2. 改进型采样保持电路 ;3. 峰值检波器 ;(1) 单向峰值检波器 ;(2) 峰-峰值检波器 ;8.3.4 有源RC滤波器 ;(2) 一阶低通滤波器 ;式中,ω0=1/RFCF或f0=1/2πRFCF。f0是滤波器的截止频率。 ; 一阶低通滤波器的优点是电路简单,只需一个电容器。缺点是幅频特性偏离理想特性甚远,阻带区衰减太慢,衰减斜率仅为-20dB/十倍频程。 ;;由上述关系式可得 ;幅频特性为 ;当ξ=1/ 时,式(8-52)变为 ; 当ξ1/ 时,幅频特性有峰值,按规定截止角频率是幅频特性从峰值回到起始值时的角频率,为此令式(8-52)分母等于 1, 可求得截止角频率 ;2. 高通滤波器 ;(2) 二阶高通滤波器 ;其幅频特性为 ;式中 ; 与二阶低通滤波器一样,为了改善衰减特性,阻尼系数一般取ξ≤ ,幅频特性将出现共振峰,将式(8-60)分母对ω微分。 并令它等于 0,可求得出现共振峰的角频率ωp为 ;当ξ1/ 时,幅频特性有峰值,按规定可令式(8-60)右边分母为 1,求得截止角频率为 ;② ;3. 带通滤波器 ;式中,ω2为高端 3dB角频率,ω1为低端 3dB角频率。带通滤波器的品质因数定义为 ;(2) 典型二阶带通滤波器 ;幅频特性是 ;式中 ;4. 带阻滤波器 ;(2) 二阶带阻滤波器 ; 带通滤波器A1在中心频率ω0的增益为-Af, Af=R3/2R1,所以A1的输出信号为 ;其幅频特性是 ;在满足式(8-72)的情况下, 上式中各参数为 ;5. 移相滤波器 ;移相滤波器的频率特性可写成 ;(2) 二阶移相滤波器 ;假设图中元件值满足以下关系式: ;式中

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