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任务3 集成运放在信号处理方面的应用 知识1 信号频率的有源滤波 在各种有源滤波和采样保持电路中，运放一般工作在线性区，而在信号幅度的比较和选择电路中，运放常常工作在非线性区。 滤波器或滤波电路是一种能使某一部分频率比较顺利地通过而另一部分频率受到较大衰减的装置，常用在信息处理、数据的传送和干扰的抑制等方面。 用集成运放可方便地构成有源滤波器，包括低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器等。 集成运放IC1A等构成二阶高通滤波器，IC1B等构成二阶低通滤波器，将前置放大器来的全音频信号分频后分别送入两个功率放大器，然后分别推动高音扬声器和低音扬声器。 集成运放构成的有源滤波器 右图所示为前级二分频电路。 任务3 集成运放在信号处理方面的应用 知识2 信号幅度的比较电路 电压比较器，简称比较器，实际上是一个高增益、宽频带放大器，其符号与运放符号一样。它与运放的主要区别在于比较器的输出电压为两个离散值，通常称为高/低电平，相当于数字电路中的逻辑“1”和“0”。 功能：将一个模拟输入电压信号与一个参考电压相比较，根据比较结果，输出一定的高低电平。将模拟信号转成数字信号。 构成：运放组成的电路处于非线性状态，输出与输入的关系uo= f (ui)是非线性函数。 比较器可分为过零比较器、单限比较器、滞回比较器、双限比较器。 1．电压比较器的开环应用——单门限比较器（与参考电压比较） uo ui 0 +Uom -Uom 若ui从同相端输入时符号及传输特性 输入电压ui加在同相端，参考电压UREF置于反相端。当ui UREF时，即u+＞u-，集成运放正向饱和，比较器uo = +Uom（高电平）；当ui UREF时，uo = -Uom（低电平） 。 输入电压ui 加于反相端，参考电压UREF（设为正值）加在同相端。当ui UREF时， 即u-＜u+，比较器uo = +Uom；当ui UREF时，即u-＞u+，比较器uo = -Uom 。 uo ui 0 +Uom -Uom 若ui从反相端输入时符号及传输特性 2．电压比较器的开环应用——过零比较器：（门限电平=0） uo ui 0 +UOM -UOM uo ui 0 +UOM -UOM 输入信号加在反相输入端，同相端接“地”。相当于同相端加了参考电压为“零”的值。此时，参考电压UREF=0。过零比较器门限电平为零也属于单限比较器（只是电平为零的单限比较器）。 过零电路可做为零电平检测器，也可用于“整形”，将不规则的输入波形整形成规则的矩形波。例如，利用电压比较器（过零比较器）将正弦波变为方波。 t ui t uo +Uom -Uom 3. 限幅电路——使输出电压为一稳定的确定值 （1）用稳压管稳定输出电压。 uo ui 0 +UZ -UZ 忽略了UD 当ui 0时，uo = +UZ（稳压管DZ的稳压值）；当ui 0时，uo = -UZ 。 （2）稳幅电路的另一种形式——将双向稳压管接在负反馈回路中。 uo ui 0 +UZ -UZ *4．迟滞比较器 迟滞比较器由于电路中使用正反馈，因此运放工作在非线性区。 工作原理：有两个门限电压。UT+称上门限电压，UT-称下门限电压。UT+–UT-称为回差电压。 uo ui 0 +UZ -UZ UT+ UT- 2）典型的差分放大电路 当输入信号ui=0时，由于电路不完全对称，输出uo不一定为零，这时可调节RP，使电路达到对称，uo=0。而发射极电阻Re的作用是引入共模负反馈。例如，当温度升高时，两个晶体管的射极电流同时增大，射极电阻Re两端电压升高，使两管发射结压降同时减小，基极电流也都减小，从而阻止了两管集电极电流随温度升高而增大，稳定了静态工作点，有效地抑制零漂。在共模信号输入时，由于差分放大器在Re上形成的反馈电压是单管电路的两倍，故对共模信号有很强的抑制能力。 3．具有恒流源的差分放大器 由于电流源的输出端电位在很宽范围内变化时，输出电流的变化极小，因而当输入共模信号引起射极电位改变时，将不会影响差模性能，但会使共模放大倍数减小。因此，引入恒流源后，扩大了差动电路的共模输入电压范围，从而提高共模抑制比。 4．差分放大电路的几种输入、输出方式 图（c）为单端输入、双端输出差分放大电路；而图（d）为单端输入、单端输出差分放大电路。 双端输入和双端输出差分放大电路如图（a）所示，可利用电路两侧对称性及Re的共模反馈来抑制零漂； 图（b）为双端输入、单端输出差分放大电路； 无论是双端输入，还是单端输入，只要是双端输出时，AuD = AuD1