当前课程知识点：模拟电子技术基础(应用部分) > 第五周 > 8.22 关于信号转换电路的讨论 > 关于信号转换电路的讨论
下面我们就对信号转换电路
进行一些讨论
首先我们来看一看
就是这个电路它的输出电流
与输入电压的函数关系
然后说明这个电路的功能
从这个电路上我们可以看到
首先我们要认识一下这个电路
由A1为核心元件
它所构成的是一个什么基本电路呢
要注意这是它的一个输入端
输入信号
这还有一个输入信号
所以它是一个求和的一个运算电路
然后我们再看这个A2
自己构成的是什么呢
它把反相输入端和输出端
接在了一起
所以它是一个电压跟随电路
我们在读集成运放的
应用电路的时候
首先我们要把每一个
以A作为最核心的元件
它所构成的基本电路
把它看明白了
然后才能看总体
这样我们就知道了
上面是一个同相求和电路
下边是一个电压跟随电路
然后我们就可以求解它了
这个地方我们设它是uO
那么这是一个电压跟随器
那这就是它的uO
所以你看这既是它的输出
又是这个电路本身它的输入
只有这样特殊的这样的一种
连接的关系
以及它选择参数的关系
注意这些R是相等的
才会有下边我们所得到的这个结果
那就是uO1 = uI +
uO
然后这个iO
这个iO指的是负载上流过的电流
是uO1 - uO比上这个
R0
这个电阻R0
是一个基准的电阻
然后我们就把这个式子带进去
一带进去就得到了一个
很重要的结论
就是这个iO = uI
/R0
说明什么呢
说明输出的这个电流
受控于输入的电压
或者是说把输入电压
转化成为与它成线性关系的
一个输出电流
所以这个电路呢
我们叫它压控电流源
或者是电压转化成电流的
这样的一个转换电路
所以这个电路呢
和我们在前面所讲过的
豪兰德电流源有异曲同工之妙
那么实际上我在前面讲了
说由i变成u和
这个由u变成i
我们其实是可以引入不同的
交流的负反馈来达到这一点的
那比如说要实现这样的功能
把电压转化成为电流
我们用这样的电路也可以
我把负载接这个地方
那么负载的电流就是R1的电流
R1的电流就是uI
/R1
从式子上也是非常简明的
这里也是
这个Rl等于什么呢
就是这个R流过的电流
R里流过的电流
不就是这个uI比上这个R电阻吗
所以从表达式上来看
跟这个表达式不是都一样吗
为什么你说这个电路有名
这个电路就没名吗
那我们看这两个电路
有什么共同的特点呢
就是在这两个电路里边
负载都没有接地点
这个是在很多应用场合下不适用的
在不少场合下
都需要负载有接地点
所以如果负载有接地点
这样使用就不合适了
那么就应该用这样的电路
所以这个电路它所以这样复杂
它是为了达到这样的一个目的
就是负载有接地端
很多情况下负载有接地端
就可以使得负载比较安全的工作
那么我们从这里可以看到
我改变这个R0的电阻
实际上就可以改变它们的转换关系
如同在这两个电路里边
我改变这个R1电阻阻值
或者改变这个R这个阻值
就可以改变它们的这种转换关系一样
我们再来看第二个电路
就已知三极管饱和压降为0
也就认为这三极管
是一个理想的开关了
就是当它导通的时候是饱和导通的
导通电压又是0
那不就是理想开关闭合吗
截止的时候那就相当于开关断开
我们来看这里面提了几个问题
一个是晶体管什么情况下导通
什么情况下截止
我们在讨论这个问题之前
我们先来看这两个电路
以A1作为核心元件
它所构成的电路
那前一个是一个积分电路
后一个是反相输入的滞回比较器
我们对后一个电路应该说是很熟悉的
在讲滞会比较器的时候
就是这样的一个电路
而在积分电路这
它和我们一般的积分电路不一样
这是我们需要研究的重点
而所以不一样
就因为这里有一个电子开关
这个电子开关有时候是断开的
有时候是闭合的
而它闭合和断开
将对这个积分电路产生影响
那什么时候它导通
相当于开关闭合呢
我们从这里可以看到
这是一个NPN型管
它的发射极是接地
然后它是通过一个电阻接到了
这个滞回比较器的输出
而只有在滞回比较器的输出
是正的uZ的时候
这个T才可能是导通的
只要这个电阻选择的合适
它一导通一定是饱和导通
那相当于c-e之间短路
而当这uO是-uZ的时
候
那么这个结承受的是反向电压
所以三极管是截止的
那相当于这个开关是断路的
我们知道了在这里电子开关
是受控于输出电压的极性的
然后我们再来回答第二个问题
说晶体管饱和导通和截止
uO1和uI它是什么关
系
其实这问的就是这积分电路
在电子开关闭合和断开的时候
它积分有什么不一样
我们可以想象假如这个地方积分
不管断开还是闭合
让它朝一个方向积
这电路肯定不可能振荡起来
因为我们看这种样子
它给的是一个直流的一个uI
然后在这得一个输出
那么它的样子似乎是想要完成
这么一个任务
就是把输入这个电压
转化成一个一定频率的脉冲的信号
一个矩形波的信号
所以如果积分器不管电子开关
闭合和断开
都朝一个方向积分
那么这个电路是不可能振荡的
不可能输出一个矩形波
那输出它肯定是一个恒定的值
由此我们就来看一看
说这个电路为什么在开关闭合
和断开的时候
它积分方向是不同的呢
首先我们把它分隔一下
这是反相输入滞回比较器
这是积分运算电路
这是电子开关
然后我们也知道了
反相输入的滞回比较器
它的输出高低电平
和它的两个阈值电压
然后我们还知道的一个重要的结论
就是这个地方
看
同相输入端
这是一个两倍的R2
这是R2
所以这个地方得到的是一个
1/3的uI
而且这个（1/3）uI
跟这个电子开关闭合和断开
没有任何关系
也就是说不管它闭合还是断开
反相输入端这一点的电位
也就是同相输入端的这一点的电位
就是uI / 3
好 下面我们就来看它断开
和它闭合 这个积分器
它的积分的方向
是不是有所改变
只有它的积分的方向有所改变
才有可能使后边这个电路
滞回比较器 它的输出
能够从高电平跃变到低电平
或者低电平跃变成为高电平
好 那我们看
首先看开关断开
如果这个地方开关断开
我们看这是uI
这是uI/3
所以是2uI / 3在两个R1
电阻上产生电流
这个电流的方向应该是自左向右
那么积分器的输出
就是负方向线性积分
这是断开的时候
那么它闭合的时候呢
当它闭合的时候
这一点就是地了
这时候这一点是uI/3
注意它的电流的方向
就应该是自右向左
而这个时候积分器输出
就应该是线性上升
所以我们得到一个结论
说它断开的时候积分电路
是线性下降 反向积分
而它闭合的时候积分的输出
是线性的上升
也就是正向积分
而只有它一会儿正向积分
一会儿反向积分
才会使得后边滞回比较器的输出
它从高电平跃变低电平
或者低电平跃变成高电平
那么整个电路才有可能产生振荡
这就是前面我们曾经讲到
说电路要产生振荡
对于非正弦波的振荡电路
它一定是这样的
在输出是高电平的时候
电路内部要蕴育着
产生向低电平跃变的
这样的条件
而电路的输出是低电平的时候
它要蕴育着向高电平跃变的
这样的条件
这个电路才能够产生自激
那么我们从这里可以看到
正是它高电平使得电子开关闭合
低电平使得电子开关断开
才控制着虽然输入的电压是不变的
但是积分的方向是来回变化的
是随着输出电压的极性不同
而产生不同的积分方向
如果道理想清楚了
计算我在这就不仔细的去讲了
那么大家就可以去列方程
然后去解 我给出结论
下面我们来看一看它的式子
我们设t0时刻
三极管开始导通
那么它导通的时候
uO1的表达式是uO1
=[1/(R1C)]（uI
/ 3）
（t1 - t0）+
uO1（t0）
也就是uO1在t0时刻
的起始值
然后到了t1时刻的时候
三极管开始截止
截止时它的表达式是
uO1 = -[1/(R1
C)]
乘上uI / 3
（t2 - t1）+
uO1（t1）
也就是uO1在t1时刻
的起始值
注意这两个式子
只在前边差一个负号
那分析的过程
和我们在求解运算电路的
那个过程是完全一样的
大家自己下去分析
好 下面我们来看一看
它的波形就是这种样子的
前面一级uO1出去的是一个三角波
注意它的峰-峰值就是±UT{\t}
也就是±UZ/2
而电路的输出端
也就是滞会比较器的输出uO
是一个方波
它的高电平是+UZ
低电平是-UZ
然后我们就可以用三要素法
知道起始值
知道终了值
知道它们的时间常数
就可以得到uI和振荡频率的关系
得出来式子就应该是这样的
我们从这个式子里边可以看到
当uI的幅值产生变化的时候
振荡的频率跟它产生线性的变化
uI越大
振荡的频率会越高
所以从这样一个电路里边
我们又可以看到
这就是一个压控振荡电路
完成的就是由模拟的输入电压
转化成为一个频率与它成线性关系的
一个方波
一个脉冲
下面我们再来看一个
就是数字式的交流电压表
它的框图设计
其实学到这里
可以做数字式的表了
但是我们还没有学数字电子技术
但进入数字电路之前这些工作
我们都可以做了
下面我们就以量交流电压有效值的
这么一个数字测量的仪表
来说明它的过程
首先通常我们要测试的这个对象
它都是数值比较小的比较微弱的
那么我们就可以把它进行电压放大
所以这个是一个交流信号的放大
然后我们就可以用精密整流电路
把交流变成为脉动的直流
就是一个全波整流
然后我们通过低通电路
就把这样一个脉动的直流信号中间的
交流成分
把它给滤掉
变成一个平缓的直流
然后我们把这个直流信号
给压控振荡电路
也就是电压转化成频率的这样一个电路
这样输出就是一个脉冲信号
然后后边呢
我们就可以接一个数字频率计
数字频率计就是一个实验的设备
当我们学了数字电子技术的时候
我们就可以自己做后边的这个电路
在这个上就可以显示出来
矩形波它的个数
我们用单位时间它的个数
来描述这个电压的有效值是多少
只要我们在这整个转换过程里边
参数选择合适
我们就可以直读出来
显示的这个数值
那就是输入的那个交流有效值
这就是它的框图
那么从这里提醒大家一件事情
就真正在测量的时候
我们采样了一个输入的电压
要让这个电压维持着一个时间
也就是在一个时间段里边
这个电压要保持不变
所以有一种电路
叫做采样保持电路
就是为了使得在测量过程里边
输入电压变从而使得这个测试数据
老不能稳定的这样的一个问题
所以通过这个我们了解了
作为一个模拟的信号
我怎么对它进行数字化测试呢
这就是一般的框图了
比如我前面给的是一个温度信号
那么首先就要通过传感器
把温度信号转换成为一个电信号
然后对电信号进行放大
它是一个变化缓慢的信号了
所以我不用进行整流
我还是可以通过比如说低通
让它更平缓
然后后边电路就一样了
我还可以是一个重量的信号
我先用一个重量的传感器
然后把一个重量信号转换成为电信号
然后一直把后边压控这一部分
都可以用相同的电路去实现它
所以你说吧
你是想把什么样的物理量
用数字化来测试
那么它大概的思路
我们提供了一个例子
这样我们就可以看到
实际的这样的一个测试的电路
它是一个模拟和数字电路
混合的一个电路
所以当我们完整的学完了
电子技术基础的时候
我们就有条件自己去做
各样的测试系统
我们也有条件
对于任何一个物理系统
给它配备 一个电子系统
从而完成自动化的这样的一个过程
-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
