06信号转换电路53330

T2 T1
f0T 1R1C(U11U2)ui
测量与控制电路
2021/3/7 16
6.3 电压频率转换电路 uC
6.3.1 V/f 转换电路
O
t
(二）电荷平衡型
uo
C
O
t0
t1
t
i
ui
R
∞ -
uC
+
+ N1
∞ -
+
+ N2
单稳 定时器
Q1 it1
uo
Q 0Isit0 Q 1
S
IS
（1）线性好；（2）易于集成
保持Q=0，S1接地， V2导通
6.3.1 f/V转换电路 集成f/V转换器
ui前沿负脉冲： U1＝1， U2＝0
置位Q=1，S1接通， CL充电，V2 截止， Ct充电, u5=uCt≥U-=2U /3, U2＝1 , u6>U7, U1=0, Q=0
+U
8
Rd
R1
3
S1
2
ui
Cd u6 U7
6 7
- 输入 + 比较器 U1
V1 Q
Is
RS
Rt
R2
R
U-
- 定时
S RS R触发器
S1
Q
1
uo
Ct u5
5
+ 比较器 U2 V2
RL
CL
4
2R
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6.3 电压频率转换电路 每输入一个脉冲，is对CL充电一次
6.3.1 f/V转换电路
充电时间等于Ct电压uCt从零上升 到U- =2U/3所需时间
6.1 电压比较电路
6.1.3 窗口比较电路
R1 VS UR1
E
UZ
RP
UR2
R2
-1
#
+1 N1 Uo1
-1
#
+1 N2 Uo2
ui
Uo “1”
&
Uo
O
“0”
单方向多个阈值
U
UR2
UR1
ui
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2021/3/7 9
6.2 电压电流转换电路
6.2.1 电流/电压转换电路
（一）反相输入型
UR
t1
Is i
1t0
f 1 1 i ui t0t1 Ist0 Ist0R
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2021/3/7 17
6.3 电压频率转换电路
6.3.2 f/V转换电路
许多频率解调电路都属于f/V 转换电路
单稳态
低通
ui
触发器 Uˊs 滤波器 uo
6.3 电压频率转换电路
无信号输入： U1＝0， U2＝0
6.1.1 电平比较电路 （二）求和比较电路 （阈值可变）
UR
R1 U R2
优点：阈值可变
缺点：振铃现象
ui
R1
Σ- ∞
U R2
+
Uo
+
R
un
UR ui Uo
电平比较器的“振铃”现象
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6.1 电压比较电路
6.1.2 滞回比较电路
R ui
R2 UR
-1
#
+1
Uo
R1
Uo
Ct u5
5
+ 比较器 U2
2R
3
S1
2
V1
RS
Is
Q
S RS R触发器
S1
Q
1
RL
V2
4
uo CL
6.4 采样保持电路
数字信号具有抗干扰能力强，便于传输、长期存 储、分辨率高、能进行复杂的运算等优点。为了将模 拟信号转换成数字，首先要进行采样。这种电路用于 一切需要对输入信号瞬时采样和存储的场合，如自动 补偿直流放大器的失调和漂移等，最常见的是应用于 快速数据采集系统，以保持输入信号在采样过程中不 变。当系统有多个模拟信号时，为了采得各通道同一 时刻的信息时，则需用多个采样保持器进行同时采样。
要求： （1）输出电流只与输入电压有关，与负载基本无关； （2）能够输出所需较大电流。
ui
RL
io
输出电流不仅与输入电压 有关，而且与负载有关
R
RL
ui
RRL
io
不能输出所需较大电路
6.2 电压电流转换电路
6.2.2 电压/电流转换电路
uN1
R3 R1 R3
ui
+E
uN2
R1 R1 R3
ioRL
i R1
i is
∞
+
uo
uoi 1 RisR1
is
Rs
+N
R2
要求电流源is的内阻Rs必须很大，
is需远大于运算放大器偏置电流
6.2 电压电流转换电路
6.2.1 电流/电压转换电路
（二）同相输入型
R2
R3
∞
-
R1 ui R4
+ +N
uo
i
uo
iR11
R2 R3
6.2 电压电流转换电路
6.2.2 电压/电流转换电路
ui Ub
R1
uN
-
∞
+ uP + N R2
R6 R5
V1
R4
V2
uP1R2R2R4io(RLR7)
R4R7+RL
R3
R7
uP
2
R2 R2 R4
Ub
R1=R2，R3=R4
RL
io
io
R4 R2R7
ui
Ub
6.3 电压频率转换电路
6.3.1 V/f 转换电路
定义：V/f (电压/频率)转换器能把输入信号电压转换成相应
uP O U1
U2
(一）积分复原型
uo
O
复原开关
V
R3
R1 ui
积分器
R2
C ∞
+
+ N1
-E
uC
∞ -
R4 uP
+ + N2
R5
R6
R7
-U 比较器 VS1
R9 R8
VS2 VS3
t
t
T1
T2
t
U1UR6R 7R7UZR6R 6R7 U2UR6R 7R7UZR6R 6R7
T1
R1CU1
ui
U2
uo
O
U1 U2 ui
a) 电路原理图
b) 传输特性
不同方向变化不同阈值
源自文库
U1URR1R 1R2UoLR1R 2R2 U2URR1R 1R2UoHR1R 2R2
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6.1 电压比较电路
6.1.2 滞回比较电路
R ui
R2 UR
-1
#
Uo
+1
VS2
R1
VS3
电压比较器是一种带正反馈的运算放大器，以提高转 换速率，消除振铃现象，可以通过钳位以获得所需电 平开关信号
的频率信号，即它的输出信号频率与输入信号电压值成比例， 故又称为电压控制(压控)振荡器(VCO)。
应用：在调频（电压调频），锁相和A/D变换等许多技术领
域得到非常广泛的应用。
指标：额定工作频率和动态范围，灵敏度或变换系数，非
线性误差，灵敏度误差和温度系数等
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2021/3/7 14
6.3 电压频率转换电路
集成f/V转换器 U U(1e-t/T) t1R tC tln 31.1R tC t
QS
Ist1
1.9
t1 Rs
QR
iLTi
uo RL
Ti
Q s
uo1.T9it1R RL s 2.09R RL s RtCt fi
+U
8
Rd
R1
ui
Cd u6 U7
6 7
- 输入 + 比较器 U1
Rt
R2
R
U-
- 定时
测量与控制电路
测量与控制电路
3
6.1 电压比较电路
6.1.1 电平比较电路 一种将电压信号离散化电路
（一）差动比较电路
Uo
ui
-1
#
ui<UR
ui>UR
UR
+1
Uo
a）电压比较器符号
O UR
ui
b）电压比较器特性
电压比较器是一种电压-开关信号转换器。
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2021/3/7 5
6.1 电压比较电路
6.3.1 V/f 转换电路
(一）积分复原型
复原开关
V
R3
R1 ui
积分器
R2
C
∞ -
+ + N1
uC
R4
∞
-
uP
+ + N2
R9
R8 uo
R5
R6
VS2
R7
VS3
-E
-U 比较器 VS1
ui越高uC越快达到uP电平，比较器翻转越快
6.3 电压频率转换电路
uC O U1
U2
6.3.1 V/f 转换电路