第六章信号线性变换资料

源提供，对信号源影响小。
③ 该电路要求运算放大器给出较高的输出电压。
大电流输出电压/电流变换器
iL
i1
uI R1
特点： ① 由于采用了三极管T来提高驱动能力，其输出电流可高达几
安培，甚至于几十安培。
② 采用同相输入方式，具有很高的输入阻抗，信号源只要提 供很小的电流。
③ 当负载ZL的阻抗值较高时，电路中的运放仍然需要输出较 高的电压。
非线性变：非线性变换是采用非线性电路来完成的，利用
非线性电路可以实现频率变换，例如混频、分频和倍频等。 信号的非线性变换主要应用于信号的传输方面，特别是信号 的远距离传输，也就是信号的遥传。
按信号变换的内容分：
➢电量与非电量间的变换、 ➢模拟量与数字量间的变换、 ➢电压（或电流）与频率（或时间）间的变换、 ➢交流与直流间的变换、 ➢功率变换、 ➢波形变换 ➢频率变换（包括变频、各类信号调制及解调、 倍频与分频）等。
iL iF iR3
iF iI
iR3
uO R3
uI
R1 u I
R2 R1
R3
。
iL
uI R1
uI R2 R1 R3
uI (1 R1
R2 ) R3
特点：
① 调节R1、R2和R3都能改变VCC的变换系数，只要合理地选
择参数，电路在较小的输入电压UI作用下，就能给出较大的 与UI成正比的负载电流 ② 负载电流大部分由运算放大器提供，只有很小一部分由信号
录仪记录笔的偏转和电流表的偏转。
VCC按负载接地与否可分为负载浮地型和负载接地型两类。
一、负载浮地型电压/电流变换器
iI
iL
uI R1
特点：要求信号源和运算放大器都能给出要求的负载电流 值，这是由于信号UI加于运算放大器反相输入端所造成的。
iI
iL
uI R1
特点：信号接于运算放大器的同相端，由于 同相端有较高的输入阻抗，因而信号源只要 提供很小的电流。
6.2 电压/电流变换器（VCC） 和电流/电压变换器（CVC）
6.2.1 电压/电流变换器（VCC）
电压/电流变换器（VCC）用来将电压信号变换为与 电压成正比的电流信号。
用途：
① 常用作传感器或其他检测电路中的基准（参考）恒流源， ② 在磁偏转的示波装置中常用来将线性变化电压变换成扫
描用的线性变化电流 ③ 在控制系统中作为可控电流源驱动某些执行装置，如记
二、负载接地型电压/电流变换器
若取
uO
uI
RF R1
uL (1
RF ) R1
uL
iLZL
uO
R3
R2 // Z L (R2 // Z L )
iL
R3 R2
源自文库
uI
RF R1
ZL
RF R1
ZL
R3
RF R3 R1 R2
则
iL
uI R2
特点：该电路既可以在负载接地的情况下得到很高的 变换精度，又具有很高的工作稳定性。
第6章 信号线性变换
6.1 概述 6.2电压/电流变换器（VCC） 和电流/电压变换器（CVC） 6.3波形变换 6.4电压/频率变换（VFC） 与频率/电压变换（FVC）
本章学习要点
1. 信号线性变换的条件与结果； 2. 信号线性变换的应用； 3. 各种电压/电流变换电路的特点与设计； 4. 各种电流/电压变换电路的特点与设计； 5. 波形变换电路的设计及应用； 6. 电压/频率变换与频率/电压变换的原理、
④ 该电路只能用于ui > 0的信号。
大电流和高电压输出电压/电流变换器
iL
1
i1
1
uI R1
为晶体管T的直流电流增益。选用值 较大的晶体管，可有>>1，则
iL
uI R1
特点： ① 可以满足负载ZL的阻抗值较高时需要较高输出电压的要
求，该电路同时也能给出较大的负载电流。 ② 由于采用同相输入方式，也具有很高的输入阻抗。 ③ 电路应选用值较大的晶体管才能得到较高的精度。 ④ 该电路只能用于ui > 0的信号。
改进： ① 采用“T”型电阻网络替代
大阻值电阻，这时可采用 较小阻值的电阻；
② 为了要降低噪声，在电阻 RF的两端并接一个小电 容来解决，且该电容本身 的漏电流应足够小。
uO
I S RF
(R1 R2 ) R2
密勒定理
uO Kui
ui uO ui R R'
R' R 1 K
密勒定律的讨论与启示： ① 引入运放，可达到测量精度与灵敏度的统一。 ② 设计高精度、高灵敏度电流/电压变换电路选择运算放
iF IS iB IS
uO IS RF
特点： 运算放大器的输出阻抗很低，那么可用一般的电压表在输出
端直接测定输入电流值大小，其变换系数就是RF值。若被测电流 IS很小，为了要有一定的输出电压数值应该取较大的RF值，但RF 值越大，必然带来两个问题：一是大阻值的电阻不容易找到，精 度也差；二是输出端的噪声也越大。
大器时不仅要求运放的输入阻抗高、偏置电流小，还 要求运放有尽可能高的增益。
6.3 波形变换
6.4电压/频率变换与频率/电压变换
用途：
电压/频率变换电路（VFC）应用十分广泛，在不同的应用领域有不 同的名称： ➢在无线电技术中，它被称为频率调制（FM）； ➢在信号源电路中，它被称为压控振荡器（OSC）； ➢在信号处理与变换电路中，它又被称为电压/频率变换电路和准模/ 数转换电路。
电路设计与应用。
6.1 概述
在信号的测量、处理、传输、记录与 显示以及控制等领域中，为了抗干扰、提 高传输效率和满足不同设备及电路联结等 需要，广泛地应用各类信号变换技术。
信号变换的分类
按变换的方式分： 线性变换：线性变换是采用线性电路来完成的，线性变换
只能改变信号频谱分量的相对大小，而不会产生新的频率成 分。某些波形变换、电压－电流变换可依靠线性变换电路来 完成。
信号线性变换电路的一般要求
1. 输出信号与输入信号成线性关系； 2. 有足够高的输入阻抗。这里的输入阻抗指
广义输入阻抗，也即信号变换电路对信号 源或前级电路的影响要足够小，不至于使 信号源或前级电路的状态产生过大的改变 以至于影响测量结果； 3. 有足够的驱动能力和动态范围； 4. 满足应用的其他要求。如电源、功耗、频 率以至于工艺、成本等等的要求。
6.2.2电流/电压变换器（CVC）
电流－电压变换器（CVC）用来将电流信号变换为 成正比的电压信号。
用途： ① 可作为微电流测量装置来测量漏电流； ② 或在使用光敏电阻、光电池等恒电流传感器的场合，
是一个常见的光检测电路； ③ 可作为电流信号的相加器，这在数字／模拟转换器中
是一种常见的输出电路形式。