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集成運放的應用:濾波電路.
有低通,高通,帶通,帶阻濾波器
最簡單的濾波電路,例如無源低通濾波電路
其波特圖與
?
存在兩個問題,一是低通時Au太小近似=1,二是在Au下降到70.7％后,頻率下降的太慢.每十倍頻下降10dB
我們理想的情況是,在下降到3dB出后,Au能近似=0.
為此引入運放,來增加Au和優化高頻區特性.
?
一階有源低通濾波器,把低通電路的輸入接到運放同相輸入端
無源低通濾波器工作時的Au被放大1+Rf/R1倍
為了提高高頻區下降速率引入二階低通濾波器
這里R3=R2=R阻值相同,C2=C1
根據m點的電流方程
Q叫做諧振回路品質因數,1/Q叫做阻尼系數
此時高頻區以每10倍頻/40分貝下降
由于下降得太快,要保證在接近截止頻率的Au,特地在運放輸入端引入正反饋以提高Au.
在接近fp時每一級相移不超過-45度,兩級RC回路產生的相移不超過-90度,所以能保證輸出還是正的.也保證正反饋的正常工作.
Q的作用.
這是不同Q下的幅頻特性
可見在fp處Au突然變大而且Q值越大,Au越變的越劇烈.
一般希望Q=1
所以在設置負反饋時要注意不能讓RF=2R1,否則Q=∞.
高通濾波器
其中R3=R2=R
C2=C1
當我們把低通濾波器里的JωCR換成1/JωCR,即可得到高通的波特圖
同樣的
帶通濾波器
實際上就是一個,高通濾波器和低通濾波器的串聯
要求fh>>fL
要求R4=R2;2*R3=R4;c1=c2
R3正反饋
同樣可化的
Q越大選頻特性越好.
?
通帶寬度B=f2-f1=(3-Aup)fo=fo/Q
?
帶阻濾波器
電路
?
?
高頻時信號從C2,C1輸入
低頻時信號從R2,R4輸入
中頻時信號經R2,C3接地.沒有輸入
R2=R4=R
R3=2R
C2=C1=C;
C3=2C
同樣
fp=1/2πRC
Aup=(1+RF/R1)
而
當f=fp時Au=0,具有帶阻的功能
可見Q值越大,選頻特性越好
?
阻帶寬度B=f2-f1=2(2-Aup)fo=fo/Q
?
電壓比較器
輸入和閾值電壓進行比較,大于或小于閾值電壓,輸出發生突變
1.過零比較器
?
?
閾值電壓UT=0v 傳輸圖像
一般我們想要控制電路的輸出幅值,所以不會讓輸出達到最大值
一般是讓負載和穩壓管并聯.當一個管子被擊穿,另一個管子導通,輸出被限幅.在輸出還會加上限流電阻,以保護穩壓管,并給它分壓.圖中沒畫.
下面計算時,一般忽略導通壓降,默認UO=|Uz|
這樣輸出電壓就控制在了Uo=+Uz/-Uz
由于同相輸入端接地
我們可以用虛地U+=U-=0,實現同樣的限幅功能
單限比較器
這種比較的優點是可以設置閾值電壓
D1,D2限幅 ,UREF是設置電壓
?
U-這個輸入相對的閾值電壓.UT=0;
根據疊加定理
當輸出準備變化時,U-=0;
也就是說當
時,U-等于0,此時輸出處于變化的臨界狀態.
把此事的輸入電壓叫做閾值電壓.
可以看到閾值電壓僅由Uerf和R1,R2決定.
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滯回比較器
當輸入的信號受到噪聲,干擾時輸入就會變化.
我們想要一種比較器能夠高一定抗一定干擾.
當信號只沿一個方向變化時信號輸出只變化一次
UREF是設置電壓
為了保證參數對稱R1=R2//RF
R作用是限流的,D1,D2穩定輸出電壓
由虛短U+=U-;
也就是輸入和U+比較
疊加定理
由于輸出Uo可正可負.
所以UT也是變化的
設Uz<0時為UT-
Uz>0時UT+
假設輸入為正,UT+,輸入不斷增大,到Ui>UT+時,輸出Uz<0,此時閾值電壓為UT-
假設輸入發生波動由于Ui>UT+>UT-,反向輸入端大于同相輸入端,所以輸出還是Uz-
?
輸出不變.
?
同理輸入Ui下降到小于UT-,輸出Uz+,閾值電壓變為UT+
輸入波動只要U+-U_=Uz+-Ui>0,輸出不變.
?UT=UT+-UT-=2(RF)UT/(RF+R2)
?UT稱為門限寬度.
門限寬度與UERF無關,當改變它時,僅UT變化在坐標軸上左右平移.
雙線比較器
輸入接在兩個單線比較器上
UR1,UR2是閾值電壓
令UR1>UR2
?
當Ui>UR1時Uo1>0
當Ui
故當UR1>Ui>UR2時,輸出截止.
圖像
作者：x鑫鑫， 來源：面包板社區
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