2022-2023学年高二物理竞赛课件：运放在信号处理方面的应用

运放在信号处理方面的应用 运放在信号处理方面的应用 .1 有源滤波器 滤波器是一种选频电路。 它能选出有用的信号,而抑制无用的信号,使一定频率范围内的信号能顺利通过,衰减很小,而在此频率范围以外的信号不易通过,衰减很大。 无源滤波器:由电阻、电容和电感组成的滤波器。 有源滤波器:含有运算放大器的滤波器。 缺点:低频时体积大,很难做到小型化。 优点:体积小、效率高、频率特性好。 按频率范围的不同,滤波器可分为低通、高通、带通和带阻等。 下一页 总目录 章目录 返回 上一页 .5 微分运算电路 if i1 由虚短及虚断性质可得 i1 = if uo C1 ui R2 RF + + – – + + – ui t O uo t O Ui –Ui 下一页 总目录 章目录 返回 上一页 3 1. 有源低通滤波器 ui uo RF uC C R + + – R1 + – + + – – 设输入为正弦波信号, 则有 故: 下一页 总目录 章目录 返回 上一页 若频率 为变量,则电路的传递函数 其模为 幅频特性 0 | Auf0 | | T(j ) | O 下一页 总目录 章目录 返回 上一页 当 > 0时,| T(j )| 衰减很快 显然,电路能使低于 0的信号顺利通过,衰减很小,而使高于 0的信号不易通过,衰减很大,称一 阶有源低通滤波器。 为了改善滤波效果,使 > 0 时信号衰减得更快些,常将两节RC滤波环节串接起来,组成二阶有源低通滤波器。 uo RF C R + + – R1 + – ui + – R C 一阶 二阶 幅频特性 0 | Auf0 | | T(j ) | O 下一页 总目录 章目录 返回 上一页 下一页 总目录 章目录 返回 上一页 2. 有源高通滤波器 ui uo RF C R + + – R1 + – + – 设输入为正弦波信号,则有 故: 下一页 总目录 章目录 返回 上一页 可见,电路使频率大于 0 的信号通过 ,而小于 0 的信号被阻止,称为有源高通滤波器。 若频率 为变量,则电路的传递函数 其模为 幅频特性 0 | Auf0 | | T(j ) | O 下一页 总目录 章目录 返回 上一页 模拟开关 模拟输入信号 1. 电路 .2 采样保持电路 S uC + – ui + – uo + – + + – 采样保持电路,多用于模 - 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。 用于数字电路、计算机控制及程序控制等装置中。 采样存储 电容 控制信号 电压跟随器 下一页 总目录 章目录 返回 上一页 2. 工作原理 .2 采样保持电路 1. 电路 采样阶段: uG为高电平, S 闭合(场效应管导通), ui对存储电容C充电, uo= uC = ui 。 保持阶段: uG为 0, S 断开(场效应管截止),输出 保持该阶段开始瞬间的值不变。 采样脉冲 ui t o uG t o 采样速度愈高,愈接近模拟信号的变化情况。 S uC + – ui + – uo + – + + – 下一页 总目录 章目录 返回 上一页 .3 电压比较器 电压比较器的功能: 电压比较器用来比较输入信号与参考电压的大小。当两者幅度相等时输出电压产生跃变,由高电平变成低电平,或者由低电平变成高电平。由此来判断输入信号的 大小和极性。 用途: 数模转换、数字仪表、自动控制和自动检测等技术领域,以及波形产生及变换等场合 。 运放工作在开环状态或引入正反馈。 下一页 总目录 章目录 返回 上一页 $