1、固定式線性直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì),原理圖,3.濾波電容的選擇,C2 C3 C6 C7減少高頻干擾，可取0.1uF陶瓷電容 C4 C8輸出側(cè)濾波電容，可取470uF C1 C5輸入側(cè)濾波電容，耐壓,模擬有源濾波器,模擬濾波器就是實(shí)現(xiàn)使特定頻率范圍內(nèi)的信號(hào)順利通過(guò)，而阻止其它頻率信號(hào)通過(guò)的電路。,模擬濾波器分無(wú)源濾波器和有源濾波器兩種。,無(wú)源濾波器由無(wú)源器件R、C和L組成，它的缺點(diǎn)是在較低頻率下工作時(shí)，電感L的體積和重量較大，而且濾波效果不理想。,有源濾波器由R、C和運(yùn)算放大器構(gòu)成，在減小體積和減輕重量方面得到顯著改善，尤其是運(yùn)放具有的高輸入阻抗和低輸出阻抗的特點(diǎn)可使有源濾波器提供一定的信號(hào)增益，因此，

2、有源濾波器得到廣泛的應(yīng)用。,濾波器的截止特性由階數(shù)和各級(jí)常量的選擇方式?jīng)Q定 階數(shù)由時(shí)間常數(shù)要素的數(shù)目來(lái)區(qū)分 品質(zhì)因數(shù)Q也稱為濾波器的截止特性系數(shù)，決定了濾波器在f0附近的頻率特性,3濾波器的階數(shù)和特性,切比雪夫： 下降最陡，但通帶之間幅頻曲線有波紋。,3濾波器的階數(shù)和特性,巴特沃思： 通帶內(nèi)幅頻曲線的幅度平坦，最平幅度逼近，相移與頻率的關(guān)系不是很線性的，階躍響應(yīng)有過(guò)沖。,貝塞爾：相移和頻率之間有良好的線性關(guān)系，階躍響應(yīng)過(guò)沖小，但幅頻曲線的下降陡度較差。,切比雪夫： 下降最陡，但通帶之間幅頻曲線有波紋。,3濾波器的階數(shù)和特性,巴特沃思： 通帶內(nèi)幅頻曲線的幅度平坦，最平幅度逼近，相移與頻率的關(guān)系不

3、是很線性的，階躍響應(yīng)有過(guò)沖。,貝塞爾：相移和頻率之間有良好的線性關(guān)系，階躍響應(yīng)過(guò)沖小，但幅頻曲線的下降陡度較差。,4濾波器的電路結(jié)構(gòu),無(wú)限增益多重反饋濾波器電路MFB,取n=4Q2（1+A0），上式可進(jìn)一步簡(jiǎn)化為：,令,，可得到濾波器中各項(xiàng)參數(shù)的計(jì)算公式為,C14Q2（1A0）C2 R1R0/（2Q A0） R2= A0R1 R3= R0/2Q (1+A0),由此可見(jiàn)，只要確定C2的值，其余的參數(shù)可隨之確定。,取基準(zhǔn)電容C0=0.033uF， 則基準(zhǔn)電阻R0=1/（2fcC0）=16.076k，,C1=C2=C0=1/（2fcR0）=0.033F,C3= C0/A0=0.033F,R1R0/Q

4、（21/A0）=7.58 k,R2R0Q（1+2A0）=34.097k,1.1 運(yùn)算放大器的模型,運(yùn)算放大器構(gòu)成信號(hào)的產(chǎn)生、信號(hào)的變換、信號(hào)處理等各種各樣功能，已成為構(gòu)成模擬系統(tǒng)的基本單元。,運(yùn)算放大器由多級(jí)基本放大電路直接耦合組成，增益高。 通常由高阻輸入級(jí)、中間放大級(jí)、低阻輸出級(jí)和偏置電路組成。 運(yùn)放與外部電路連接構(gòu)成功能電路時(shí)，無(wú)需關(guān)心其內(nèi)部電路，而著重研究其外特性。 簡(jiǎn)化模型有理想運(yùn)算放大器模型和實(shí)際運(yùn)算放大器模型。,1.理想運(yùn)算放大器的模型,（1）開(kāi)環(huán)電壓增益 AVO； （2）輸入電阻 ri= ； （3）輸出電阻 ro=0； （4）頻帶寬度 f=；上限截止頻率fH= ; （5）共模擬

5、制比 KCMR=； （6）失調(diào)漂移(電壓/流)、內(nèi)部噪聲均為0。,從理想運(yùn)算放大器的這些條件可以導(dǎo)出理想運(yùn)放線性運(yùn)用時(shí)具有的2個(gè)重要特性： 1) ri= iN = iP = 0； 2) AVO vN = vP ; 理想運(yùn)放的前三條特性，通用運(yùn)放一般可以近似滿足。 理想運(yùn)放的后三條特性，通用運(yùn)放不易達(dá)到，可選用專用運(yùn)放來(lái)近似滿足。,2.實(shí)際運(yùn)算放大器的模型,（1）差分輸入電阻ri； （2）電壓增益AVO； （3）輸出電阻rO； （4）差分輸入電壓 vid=vP-vN。,741運(yùn)算放大器的ri=2M,AVO=200V/mV,ro=75。,1.3 集成運(yùn)放的主要參數(shù),1.輸入偏置電流和輸入失調(diào)電流,

6、同相輸入端吸收的電流用IP表示，反相輸入端吸收的電流用IN表示,將IP和IN的差稱為輸入失調(diào)電流,IOS=IP-IN,分析：輸入偏置電流和失調(diào)電流對(duì)放大電路的影響,輸入偏置電流和失調(diào)電流對(duì)放大電路的影響,令,得,措施：,縮小所有的電阻 ；,選擇一款具有更低IOS值的運(yùn)算放大器,2. 輸入失調(diào)電壓,將同相輸入端和反相輸入端短接，對(duì)于實(shí)際運(yùn)算放大器來(lái)說(shuō)，由于輸入級(jí)電路參數(shù)的固有失配，其輸出電壓vo0 。,VOS對(duì)電阻反饋運(yùn)算放大器電路的影響,輸出失調(diào)電壓的補(bǔ)償,3.開(kāi)環(huán)帶寬BW和單位增益帶寬GBW,開(kāi)環(huán)電壓增益從開(kāi)環(huán)直流增益A0下降3dB時(shí)所對(duì)應(yīng)的頻寬稱為開(kāi)環(huán)帶寬BW,從開(kāi)環(huán)直流增益到0dB時(shí)所對(duì)

7、應(yīng)的頻寬稱為單位增益帶寬GBW 。,741運(yùn)放的典型值fb=5Hz，ft=2000005=1MHz。,例：用運(yùn)算放大器741設(shè)計(jì)一個(gè)增益為60dB的音頻放大器，要求帶寬fB20kHz。,放大電路增益與帶寬的關(guān)系,fB：放大器帶寬；AF：放大器增益,4轉(zhuǎn)換速率（Slewing Rate，SR）,轉(zhuǎn)換速率也稱壓擺率，其定義是運(yùn)放在額定負(fù)載及輸入階躍大信號(hào)時(shí)輸出電壓的最大變化率 。,當(dāng)放大器輸出大振幅的高頻信號(hào)時(shí)，轉(zhuǎn)換速率對(duì)實(shí)際的帶寬起到主要的約束。,fp（max）=SR/（2Vo（max）,4轉(zhuǎn)換速率（Slewing Rate，SR）,OPA552的單位增益帶寬GBW為12MHz，SR為24V/S

8、，用其構(gòu)成放大倍數(shù)為5的反相放大器，其小信號(hào)帶寬為12MHz/5=2.4MHz，當(dāng)輸出信號(hào)的峰-峰值為10V時(shí)，其,fp（max）=SR/（2Vo（max）=764（kHz）,A/D轉(zhuǎn)換器及接口技術(shù),A/D轉(zhuǎn)換器（Analog To Digit Converter） 將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量的器件，常用ADC表示。 1 A/D轉(zhuǎn)換器的性能指標(biāo) （1）分辨率：輸出數(shù)字量變化一個(gè)相鄰數(shù)碼所需輸入模擬電壓的變化量。用LSB或滿刻度電壓與2n之比值表示。 例如：12位分辨率的ADC能分辨出滿刻度的1/212或滿刻度的0.0245%。一個(gè)10V滿刻度的12位ADC能夠分辨輸入電壓變化的最小值為2.4mV。而

9、 位的A/D轉(zhuǎn)換器（滿字為1999），其分辨率為滿刻度的1/1999100%=0.05%。,（2）轉(zhuǎn)換速率與轉(zhuǎn)換時(shí)間：A/D轉(zhuǎn)換器每秒鐘轉(zhuǎn)換的次數(shù)稱為轉(zhuǎn)換速率；完成一次A/D轉(zhuǎn)換所需的時(shí)間（包括穩(wěn)定時(shí)間）稱為轉(zhuǎn)換時(shí)間。轉(zhuǎn)換時(shí)間是轉(zhuǎn)換速率的倒數(shù)。 （3）量化誤差：有限分辨率A/D的階梯狀轉(zhuǎn)移特性曲線與理想無(wú)限分辨率A/D的轉(zhuǎn)移特性曲線之間的最大偏差。通常是1個(gè)或半個(gè)最小數(shù)字量的模擬變化量，表示為1LSB，1/2LSB。 （4）線性度：實(shí)際A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)移函數(shù)與理想直線的最大偏差。不包括量化誤差、偏移誤差和滿刻度誤差。 （5）量程：A/D能夠轉(zhuǎn)換的電壓范圍，如05V，-10+10V等。 （6）其

10、他指標(biāo)：內(nèi)部/外部電壓基準(zhǔn)、失調(diào)（零點(diǎn)）溫度系數(shù)、增益溫度系數(shù)，以及電源電壓變化抑制比等性能指標(biāo)。,2 A/D轉(zhuǎn)換器的分類,例題 假設(shè)ADC0809與MCS-51的硬件連接如上頁(yè)圖所示，要求采用中斷方法，順序進(jìn)行8路A/D轉(zhuǎn)換，將IN0IN7轉(zhuǎn)換結(jié)果分別存入片內(nèi)RAM的30H37H地址單元中。 解：程序如下： ORG 0000H LJMP MAIN ; 轉(zhuǎn)主程序 ORG 0003H ; 中斷服務(wù)入口地址 LJMP INT0F ; 中斷服務(wù)。 ORG 0100H MAIN: MOV SP, #60H MOV R0, #30H ; 內(nèi)部數(shù)據(jù)指針指向30H單元 MOV DPTR, #7FF8H ; 指向P2.7口，且選通IN0 （低3位地址為 000） SETB IT0 ; 設(shè)置下降沿觸發(fā) SETB EX0 ; 允許中斷 SETB EA ; 開(kāi)總中斷允許 MOVX DPTR, A ; 啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換 SJMP $ ; 等待轉(zhuǎn)換結(jié)束中斷,中斷服務(wù)程序如下： INT0F: MOVX A, DPTR ; 取A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果 MOV R