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1、信号处理与信号产生电路 运放除了能完成信号的运算，还能完成信号滤波 、采样保持及比较等处理工作。 9.1 运放在信号处理方面的应用 一、有源滤波器 滤波器是一种选频电路选出有用信号，而抑 制无用信号，使一定频率范围内的信号能顺利通过， 衰减小；而在此频率范围以外的信号不易通过，衰减 大。按选择频率范围的不同，滤波器可分为低通、高 通、带通和带阻等。 将由RC组成的无源滤波器再接到运算放大器的输入 端构成有源滤波器（因运放是有源器件），性能会得 到较大的改善：体积小、效率高、频率特性好等。 ui uo + + - R C 有源低通滤波器 uc RF R1 如图为有源低通滤波器: o 幅频特性 o
2、 幅频特性 二、采样保持电路 当输入信号变化较快时要求输出信号能快速而准确地跟随输入信号的变化进行 间隔采样。在两次采样之间保持上一次采样结束时的状态。采样保持技术常用于数 字电路、计算机和程序控制等装置中。 uiuo + + - R C 采样保持电路 uc R1 S 控制信号 o uoui 采 样 保 持 t 输入输出波形 三、电压比较器 uR uo + + - R 2 电压比较器 R1 ui 运放工作于开环状态， uR是参考电压，当输入与 参考电压有微小差值时， 输出信号便会达到饱和， 即运放工作于非线性饱 和区。 Uo(sat) -Uo(sat) o 传输特性 uo ui uR 输入为正
3、负对称的正弦波时，输出 波形如图所示。 1. 单门限电压比较器 2. 过零比较器:VREF=0V 输入为正负对称的正弦波时，输出 为方波。 电压传输特性 + + vi uo vi 0 +VZ -VZ 用稳压管稳定输出电压 vo VZ vo vi 0 +VOH -VOL + +vo vi 忽略了VD 另：限幅电路使输出电压稳定 稳幅电路的另一种形式： 将双向稳压管接在负反馈回路上 + + vi vo vZ R R _ vo vi 0 +VZ -VZ R =R 例:图示电路,R1=R2=5k,基准电压电压 VREF=2V,稳压管的稳定电压VZ=5V,输 入电压为如图所示三角波,试画出输出电 压的波
4、形. 解: Vi 2V时,Vo=VZ=5V Vi= 1， 3 1 = F 1 1 f += R R A A=3 =210=20k=1592 Hz 起振条件： 1f 2RR = 例例 1 1 ： .试分析D1、D2自动稳幅原理； .估算输出电压V0m；(VD=0.6V) .试画出若R2短路时，输出电压V0的波形； .试画出若R2开路时，输出电压V0的波形； 解：解： .稳幅原理 当v0幅值很小时， D1、D2接近开路 ，R3=2.7K。 当v0幅值较大时， D1或D2导通，R3 减小，AV下降。 V V 0 0 幅值趋与稳定 幅值趋与稳定。 .估算输出电压V0m (VD=0.6V) I .若R2
5、短路时 (4). 若R2开路时，输出电压V0的波形 AV3，电路停振， 输出电压V0的波形为 电子琴的振荡电路（了解）： _ + + RF1 uo R1 C C Rf D1 D1 RF2 R28 R27 R26 R25 R24 R23 R22 R21 R2 21 1 2CRR =0f 1 2 3 4 5 1 7 6 功率放 大器 可调 9.7 LC9.7 LC正弦波振荡电路正弦波振荡电路 LC正弦波振荡电路的构成与RC正弦波振荡电路 相似，包括有放大电路、正反馈网络、选频网络和稳 幅电路。 1. LC并联谐振回路 通常RL 谐振时： 谐振频率： 品质因素品质因素 Q值越大，曲线较陡较窄。 并联
6、谐振时总电流与电感支路电流或电容 支路电流之比。 谐振曲线谐振曲线 并联谐振电路的谐振阻抗 输入电流 IS 和 IL 或 IC 的关系 谐振时LC并联谐振电路相当一个电阻。 通常Q1，所以 ICIL IS 2. 2. 选频放大电路选频放大电路 3、石英晶体振荡电路 石英晶体 电抗-频率响应特性等效电路符号 1.当R、L、C支路发生串联谐振时，串联谐振频率为： 2.当R、L、C支路与C0发生并联谐振时，并联谐振频率为： 石英晶体的品质因数很高 石英晶体的振荡频率 石英晶体振荡电路 + + + + - - 满足正反馈的条件，为此，石英晶体必须呈电 感性才能形成LC并联谐振回路，产生振荡。由于 石英晶体的Q值很高，可达到几千以上，所示电路 可以获得很高的振荡频率稳定性。 作业: 9.6.1 9.6.2 9.8.4 9.8.8