当前课程知识点：模拟电子技术基础(应用部分) > 第五周 > 8.21 信号转换电路 > 信号转换电路
我们前面其实已经讲了一个
信号的转换电路
那就是由模拟的电压信号
直流电压转换成为
于这个电压幅值成正比的矩形波
我们叫做压控振荡电路
或者叫做u到f的转换电路
实际上信号的转换
还包含了其它一些
所以下面我们来看一看
信号的转换
我讲一个概述
然后我们再讲其中的一种转换
叫做精密整流电路
首先讲概述
那信号的转换 其中一类
就是信号对负载的驱动
对负载的驱动我们经常会看到
就是有一个电流
要转化成为一个电压
也就是负载是需要电压驱动
而现在有一个电流信号
或者是你有一个电压信号
而负载需要大电流驱动
还有就是信号的预处理
比如说把交流信号变成为直流信号
比如说整流了 检波了
滤波了等等
或者是把直流信号变成为交流信号
我们叫它斩波
再有一类就是信号的接口
接口电路用的特别多
因为实际的电子系统
大多数的都是模拟信号
和数字信号混合在一起的
所以这里头在整个系统里边
必然有一个要把模拟信号
转化为数字信号
也必然有数字信号
再转化成模拟信号
当然还有一类 其实用的非常多
就是信号的发射和接收
就是调制和解调
比如我们在听收音机
那么有调幅有调频
比如电视机那就都是调频的
当把一个图象或声音的信号
把它进行调制发射之后
那到接收机上 它一定首先要做解调
就是比如把调幅的信号
还原成为原来的低频的声音信号
把这个调频的信号还原成为声音
和图像的信号 等等
这就是在信号的发射和接受的时候
经常看到的调制和解调电路
我们这个课程 电子技术课程
不讲这一部分电路
而这一部分电路是在通信电路里边
如果大家要做一些遥控了
遥测了 这样一些东西
就需要去学习这方面的知识
那么在我们所学过的电路里边
我们已经完成了很多关于信号转换的
那样一些方法
比如说把电流转化成为电压
我们就可以在一个放大电路里边
引入电压并联负反馈
就可以完成这样的一种转换
同样的 要完成电压到电流的转换
我们在反馈放大电路里边也有办法
就是在一个放大电路里边
引入电流串联负反馈
在反馈放大电路里边
我还讲了一个很有名的电路
叫做豪兰德电流源电路
它就是一个把电压转化成为恒流的
这样的一个很有名的电路
所以从信号对于负载的驱动这个角度
我就不再多讲了
大家可以复习前面我们所学过的内容
那么在信号的预处理里边呢
有源滤波器
滤波这一部分
我们已经学过了
然后从直流到交流斩波这一部分
我在最后电源里边的
开关型稳压电源里边
我要讲这个过程
那么对于信号的接口电路
我们已经讲了一个压控振荡电路
那么压控振荡电路
实际种类还挺多的
不完全就有我们前面讲过的那一种
但是从它的道理上是完全一样的
那么A/D D/A的转换
在数字电子技术里边
还要专门对这两个问题进行讲述
所以这样我们看看在这样一个概述里边
就是整流这一部分我们没有讲
注意这里边的整流是信号的预处理
不是一般意义上的整流
检波实际上和整流有着相同的东西
所以在整个的这个信号
它的转换里边
我就讲一讲整流这一部分
精密整流电路
我们把这个整流电路前面
冠以一个精密
就说明它和一般的整流不一样
精密整流电路是信号的处理电路
它不是在我们后边电源里边所讲的
从一个交流到直流的
这样一个能量的转换电路
它所实现的是对微小信号的这种整流
那么对微小信号进行整流
那为什么一般的整流电路
不能够作为精密的信号处理电路呢
那下面我们来看看这两个图
大家就可以理解了
这就是一个最简单的整流电路
就是输入我给一个正弦交流
那么在输出我们得到什么呢
为了了解这个输出
我们就来看一看
这是二极管的正向的伏安特性
这是我们所加的那个电压
也就是二极管在没导通的时候
这是在它没有导通时候的这个电压
导通了以后它按照指数曲线
这样一个规律
i随着u产生变化
而这个地方是时间轴
所以加在电路
我们也不妨认为
这个轴 u轴也是我加在输入端的
那个电压的那个轴
假如输入信号是这样微小的信号
那么我们就不难看出来
说 即使它的峰值都小于它的开启电压
那对于这样一个电路来讲
输出是毫无响应的
那有同学就说了
你给信号大点
你前面给放大
放大一点
即使我们把这个信号放大
大到一定程度那也只有可能是
uI > Uon
峰值附近的那小部分
会传递到输出端
而大部分时候
二极管仍然是截止的
所以输出反应不出来
这个输入的电压
它完全是失真的
所以这就是要精密整流的一个原因
说在实用里面我们需要
就对这么小的信号进行整流
那该怎么办呢
下面我们就来看一看
这就是半波的精密整流电路
那在这个电路里边我们看到
有两个二极管
对于带有二极管的这一类的电路
我们分析的时候要特别注意
这个二极管什么时候是导通的
什么时候是截止的
而对于有二极管的电路
它的导通和截止
往往不是决定于它输入的电压的极性
就是决定于它输出电压的极性
那下面我们就来看一看
在这个电路里边
二极管什么时候导通
什么时候截止
它是怎么影响着输出和输入之间的关系的
那首先我们设输入电压大于0
输入电压如果大于0
它是加在了反相输入端
所以那输出的电压
一定就是小于0的
这边我们看A的反相输入端
它是虚地
而A的输出是小于0的
所以D1这只管子它是截止的
它加的是反向电压
而D2这只管子是导通的
而D2一旦导通我们可以看到
这个R和Rf里边所流过的电流
是一个电流
于是我们就知道说这个uO
它就是负的（Rf/R）u
I
而我们又给出了条件
注意这条件在这呢
R和Rf是相等的
所以它就是负的uI
看我们分析的过程
是uI的极性决定了二极管是截止
还是导通
那下面我们看另外一种情况
就是如果uI是小于0的话
那这时候它的输出u'O
就是大于0的
而u’O如果大于0
那么D1管就会导通
而D2管承受的是反向电压
所以是截止的
那这时候这个里边是没有电流通过的
Rf里边没有电流通过
而Rf的一端是虚地
也就是0电位
它的电流是0
所以它的另一端电位也是0
那就是uI小于0的时候
u’O大于0
D2截止 D1导通
uO是0
所以我们这样就得到了
输出和输入之间的这种波形的关系
也就是在正半周的时候
它们的传递关系
比例系数是-1
而在负半周的时候比例系数是0
于是我们就可以得到
在输出是一个负的脉动的直流电压
把一个交流电压
变成一个单一方向的
这样的电压
就叫做整流
我们所以说它是脉动的
因为它不是一个平滑的直流
而是像脉搏一样的
有高有低的
这样的一个波形
所以这个电路输出就是一个
负方向的这么一个电压
那么半波整流本身
它对信号的利用率不高了
它只用了信号的半周
所以在很多处理里边
希望是全波的整流
也就是把信号的正负半周都利用起来
把信号本身它的另外的半周
也能够和这个输出的这半周
能够是一个方向的
这样就实现全波整流
那在这里我要问一个问题
说在这你为什么就可以
是一个精密整流呢
我们回到刚才
那个无源电路
一个二极管的电容
它没法实现精密整流
原因就是它的开启电压
如果是硅管大概是0.5V
那你的输入电压必须大于了0.5V
这个管子才能导通
才能把输入信号传递到输出
那你说它是精密整流
那就一定是这样的
就是它在很小的信号下
都能够使得输出对输入产生响应
我们看是不是这样呢
关键这有一个A
我们可以想像说
这一点要想使得D1导通
那么这一点的电位大概是多少呢
就是大于它的开启电压就行了
大于D1管的开启电压就行了
而我们知道这是A的输出
我们如果看它的净输入
这一点要多大的电压
它就到了开启电压了
那就是这个开启电压
要除上A的Aod
也就是开环差模增益
如果我们把它理想化
说它的开环差模的放大倍数
趋于无穷大
那也就是说
只要这给一个无穷小的一个信号
那么就足以使得
这个二极管导通了
所以我们认为它是可以精密整流的
在非常非常小幅值的一个电压下
它都能够给它整流
这就是为什么我们要用一个
有源的电路去取代
那个简单的二极管构成的
这种整流电路的原因
那下面我们就来看一看
在这样一个电路分析里边
我们特别的要指出
说对于将二极管和晶体管
作电子开关的集成运放的应用电路
在分析的时候首先应该判断管子
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
或者是输出信号的极性
这是大家在读这一类图的时候要注意的
那么我们还回到刚才的话题
说这是半波整流的结果
那我需要的全是波整流
我怎么办呢
我们简单的从这个波形上可以看
说如果我能够做到这一点
说当信号的正半周
也就是uI大于0的时候
在这个k是-1
我要做到uI要是小于0的时间
k1是+1
那么这岂不就把这负半周的这个电压
加在了这个位置上
这就实现了全波整流
所以它的指导的思想
就是这样一个思想
就是把这样的半周
加到这里来
好 我们来看一看具体实现的电路
这就是它实现的电路
我们来看一看
前边这个A1所组成的这个电路
就是我们已经讲过的
半波的精密整流电路
然后在后边我们做了一个加法
这样做加法的结果
就使得刚才我们看
被我们不用的那半周
把它要加上来
但是在读这个图的时候要注意
这是一个反相的求和运算电路
所以符号跟我们刚才
在这里光是精密整流的
这个半波的电路
应该符号是不一样的
那我们把刚才分析的结果
和在这里这个uO
和两个输入之间的关系写在这
首先我们看这里头的R
这半波整流的这个Rf
在这时候取的是两倍的R
跟刚才不一样了
就是uI大于0的时候
uO1=-2uI
uI小于0的时候
uO1=0
这是因为R和Rf不等了
Rf等于两倍的R
然后我们再看这个底下的
后面这一级电路
A2组成的这一部分电路
这一部分电路
所有的电阻这都是R
都是R
所以要注意
这uO 这是匹配的要注意
那么这个uO就是-（uO
- uI）
就是这是R 这是R 这是R
所以无论是对uO1还是对u
I
它们的比例系数都是-1
于是我们就可以看到
uI大于0和uI小于0的
时候
uO等于什么
当uI大于0的时候
uO = uI
我们看
这是负两倍的uI
那这负负这就是正两倍的uI
减uI
那么就是一倍的uI
所以在这又反了一个相
然后再看小于0的时候
当小于0的时候
uO1这就是0了
所以uO就是-uI
其实我们是可以把这两个式子
合二而一的
合起来是什么呢
这个uO就是uI的绝对
值
因此精密整流电路
全波的精密整流电路
实际上就是一个绝对值的运算电路
所以我们从这里可以看到
就是一方面它可以做信号的处理
另一方面在一些情况下
假如我们需要绝对值运算电路的时候
也可以采用这个电路
那么整流之后的波形就是这样的了
从这我们可以看到
正半周的时候
整个电路的比例系数是1
负半周的时候
整个电路的比例系数是-1
所以输出是正的脉动的直流电压
那么在这个电路里边
如果我给的是一个三角波呢
那么经过精密整流电路
我们可以看到它把负半周都翻上了
于是我们又得到了对于三角波
输入到精密整流电路之后
它所起的这样一个功能
就是把三角波二倍频了
又产生了频率的变换
所以在这我们可以看到
变换之后有一个特点
就是这个三角波是有直流分量的
原来人家这三角波
是没有直流分量的
而在这是有直流分量的
通常在应用的时候
我们是要去掉这一部分直流分量的
那怎么去掉呢
一个简单的电路
就是这样一个电路
我们通过一个电容
把它直流部分给它隔离掉
然后我们输出就可以得到了
这个没有直流分量的
二倍频的三角波
这样一种简单的电路
实际上是什么电路呢
这就是一个无源的高通电路
-7.1模拟电子技术基础（应用部分）概述
-7.2 由集成运放组成的运算电路概述
-7.3 反相输入比例运算电路
-7.4 同相输入比例运算电路
-7.5 反相求和运算电路
--反相求和运算电路
-7.6 同相求和运算电路
--同相求和运算电路
-实验一：单端输入双端输出电路
-7.7 加减运算电路
--加减运算电路
-7.8 关于比例及加减运算电路的讨论
-7.9 积分运算电路
--积分运算电路
-7.10 微分运算电路
--微分运算电路
-第一周作业
--第一周作业题
-EDA1 解一元多次方程
--解一元多次方程
-7.11 对数运算电路和指数运算电路
-7.12 模拟乘法器简介
--模拟乘法器简介
-7.13 模拟乘法器在运算电路中的应用
-实验二 正弦波电压倍频电路
-7.14 关于运算电路的讨论
-7.15 有源滤波器概述
--有源滤波器概述
-7.16 一阶低通滤波器
--一阶低通滤波器
-7.17 二阶低通滤波器
--二阶低通滤波器
-7.18 其它滤波器
--其它滤波器
-实验三 滤波电路的应用
--滤波电路的应用
-第二周作业
--第二周作业题
-8.1 正弦波振荡的条件
--正弦波振荡的条件
-8.2 正弦波振荡的组成及分类
-EDA2 正弦波振荡电路的起振和稳幅过程
-8.3 RC串并联选频网
--RC串并联选频网
-8.4 RC桥式正弦波振荡电路
-8.5 RC正弦波振荡电路的讨论
-实验四 正弦波振荡电路的测试
-8.6 变压器反馈式正弦波振荡电路
-8.7 电感反馈和电容反馈式正弦波振荡电路
-8.8 LC正弦波振荡电路的讨论
-第三周作业
--第三周作业题
-8.9 石英晶体正弦波振荡电路
-8.10 电压比较器概述
--电压比较器概述
-8.11 过零比较器
--过零比较器
-8.12 一般单限比较器
--一般单限比较器
-8.13 滞回比较器
--滞回比较器
-8.14 窗口比较器与集成比较器
-8.15 关于电压比较器的讨论
-8.16 常见非正弦波和矩形波发生电路的组成
-第四周作业题
-8.17 矩形波发生电路
--矩形波发生电路
-8.18 三角波-方波发生电路
-8.19 锯齿波发生电路和压控振荡电路
-EDA3 三角波发生电路->锯齿波发生电路->压控振荡电路的结构变化
-实验五 非正弦波发生电路的测试
-8.20 波形变换电路
--波形变换电路
-EDA4 波形变换电路的设计与实现
-8.21 信号转换电路
--信号转换电路
-8.22 关于信号转换电路的讨论
-9.1 概述
--概述
-9.2 变压器耦合功率放大电路
-第五周作业
--第五周作业题
-实验六 压控振荡电路的参数选择与调试
-9.3 OTL电路
--OTL电路
-9.4 OCL电路和BTL电路
-9.5 OCL电路最大输出功率及效率的估算
-9.6 OCL电路中晶体管的选择
-实验七 功放管及其散热器展示
-9.7 功率放大电路的讨论一（读图练习）
-9.8 功率放大电路的讨论二（电路的识别和故障分析）
-10.1 直流稳压电源的组成及各部分的作用
-10.2 单相半波整流电路
--单相半波整流电路
-第六周作业
--第六周作业题
-EDA5 数字式仪表的设计与仿真
--数字式仪表的设计
-10.3 单相桥式整流电路
--单相桥式整流电路
-10.4 电容滤波电路
--电容滤波电路
-10.5 其它滤波电路
--其他滤波电路
-10.6 稳压电路的性能指标及稳压二极管
-10.7 稳压管稳压电路的工作原理和主要性能指标
-10.8 稳压管稳压电路的设计
-实验八 稳压管稳压电路的设计及实现
-10.9 串联型稳压电路的组成
-10.10 串联型稳压电路中调整管的选择
-第七周作业
--第七周作业题
-10.11 关于串联型稳压电路的讨论
-10.12 集成三端稳压器及其基本用法
-10.13 基准电压源三端稳压器及其基本用法
-实验九 稳压电源性能指标的测试
-10.14 关于线性稳压电源的讨论
-10.15 开关型稳压电路的特点和基本原理
-10.16 串联开关型稳压电路
-10.17 并联开关型稳压电路
-第八周作业
--第八周作业题
-调查问卷
-期末考试
