2022-2023学年高二物理竞赛课件：利用集成运放实现的信号转换电路

利用集成运放实现的信号转换电路 2 利用集成运放实现的信号转换电路 一、概述 二、u-i 转换电路 三、精密整流电路 四、u-f 转换电路 3 概述 信号的发送：调幅、调频、调相 信号的接收：解调 信号对负载的驱动：i-u，u-i 信号的预处理：AC-DC（整流、检波、滤波） DC-AC（斩波） 信号的接口：A-D（如 u-f ），D-A 4 7.4.1 电压—电流转换电路 一、电压—电流转换电路 若信号源不能输出电流，则选电路一； 若信号源能够输出一定的电流，则可选电路二。 若负载需接地，则上述两电路均不符合要求。 电路一 电路二 引入了电流串联负反馈 引入了电流并联负反馈 5 豪兰德电流源电路（P259) 电路既引入了负反馈，又引入了正反馈。 理想运放工作在线性区： 利用“虚短”、“虚断” A1 － ＋ uO1 uI R4 R2 R3 iO R1 A2 － ＋ RO uO2 N1 P1 N2 P2 RL R1 =R2=R3= R4 = R 6 二、电流—电压转换电路 A － ＋ uO R Rf RS iF iS RL Rif 电压并联负反馈 Rif≈0 7 7.4.2 精密整流电路 D R + + - - uI uO 0 概念：将交流电转换为直流电，称为整流。 i u 0 t Uon 0 t uI uO1 0 t uO2 0 t 精密整流电路是信号处理电路，不是电源中AC-DC的能量转换电路；实现微小信号的整流。 为什么一般的整流电路不能作为精密的信号处理电路？ 8 设R＝Rf 对于将二极管和晶体管作电子开关的集成运放应用电路，在分析电路时，首先应判断管子相当于开关闭合还是断开，它们的状态往往决定于输入信号或输出信号的极性，然后求解输出与输入信号间的函数关系。 半波精密整流电路的组成及波形 半波整流，若加uI的负半周，则实现全波整流 为什么是 精密整流？ 9 全波精密整流电路的组成及波形 二倍频三角波 绝对值运算电路 10 讨论： 已知R1＝R2，求解uO= f (uI) = ? 二极管什么时候导通？什么时候截止？ 在集成运放应用电路中开关管的工作状态往往决定于输入信号或输出信号的极性！ 绝对值运算电路 11 7.4.3 电压—频率转换电路（压控振荡器） 传感器 预处理 电路 压控 振荡器 计数 显示 直流 电压 数字式测量仪表 ≈T 电位器滑动端在最上端时： 若T2决定于外加电压，则电路的振荡频率就几乎仅仅受控于外加电压，实现了u→f 的转换。 由锯齿波发生电路演变而来--电荷平衡式压控振荡器 12 R1>>R5 单位时间内脉冲个数表示电压的数值，故实现A/D转换 若uI>0，则电路作何改动？ 电荷平衡式压控振荡器 为保证振荡，将二极管反向 $