第4章 集成变换器及其应用

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第4章集成变换 器其应及4.1 用阻抗变换器 .24 /IU变器和I换/U变换器 .4 U/3变F器换和/F变换器 U4. 精密4/T和IT/U变换器4. 5/AD换器转46 A./D换转器

014年7月142日期一星集成电路原及应用 理中国计学院光量学院电

4.1阻 变抗换器.41. 1阻负变换器抗 .1.2 阻4抗模变拟换4器1.3.模拟 电器感4.1.4 容电增倍器2014年7月4日星期1一集成路电原理及用应中国 计量学院电学院光2

4章第 成变换集器其应及用 换器或变换变电是指路从一种电或量参变数为换 另一电量或种数参电路的。章本要主绍集介成变换 及其器用应,括包:阻变抗换器、/I、IUU、 U/F/、/U、FTI、//UTA、/DD、/A变换等器

4.。1阻 抗变器 本节换主要介负绍抗阻换器变阻、抗拟变换器、 模模拟电感器电、倍增器等阻容抗换变。 器 抗的阻拟和模变换集成是放的一运重要应个方 用,面例如容电的损耗补、偿阻时间电数常偿补、电流 感器互的误差偿补等。01427月年14星期一日 集电成原理及路应用 国中量学计光院电学 院3

4.1

.1负 抗阻变换图4-器1-1中,去若掉电阻R1, 际是实一个相放大同,其输器入阻 很抗高输,电出为压R 2 (41-1- U) o U i 1 ( Z 当电)阻1接R入,后等其输入 效阻抗发生将很大化。这变由 时入电压引起的输输入电为流 U )( Ui o I I (-1-4) i21 R121407年月4日1星期一

4图-1- 1阻负抗换变器将式4-1-(1)代入式( 4--1)2可,得等 效入输抗为阻4

集电成路理及原应用中 国量学院计电光学院

UZ 1 iR Z e i 2 Ii 由上R式可知从,阻抗Z变换到效等输入阻抗 ieZ, 不它仅比按值R1/2变化,而R且特性也其正变为由 负,因此之称为负抗变阻器换。若将Z取为电阻,则等R效输阻抗为入电阻,负之 为负电称阻变换。器 R1RZ i e R2 若Z将取为电C容则等,输入效抗为电感阻

ie Z j

1 RR2 2C jLe

R1为等效 模Le 2R2 C拟电感。5

210年47月41日期一星成集路原电及理用应中国 量学院计光电院

学.14.2 抗阻拟变模换器图中放A运1是相同 大放器起,离作用和隔 放大用;作放A运2是 阻抗换变电。路 作工理:原图41-- 阻2抗模 变拟换器Z 2 )A 1的输出压电U o1 U i (1 Z1 4 ZZ4 A 的输2出电压U 2o i (U1 ) oU1Z3 Z 32Z 4 Z 解 得 o2 U U i(1 ) Z 1Z 3 集成路电理及应用原中 计量学院国光学电院 62140年7月14日期星一

2 Z4Z oU2 U i ( 1 ) Z Z13 图41--2 入输流为 U 电 Uo2 I i I i 5Z 5入得等效输入阻代抗

4图--21阻 抗 拟模变器换 Z1 3ZZ 5 i U Zie Z2 Z I4当i选择不性同的元质件时,可 构不成同性质 的阻模抗拟

电路。204年1月174日星一期如可构模成拟对电地 、感模拟对电地、 容拟模地对阻抗等负。7

集电路成原及应用 中国理计量院光学学院电

Z Z13 Z5 Ui Z i e Z2 Z4 Ii. 1拟模地电对 感若Z1取Z、、2Z3Z、5别分为 电R1阻R2、R3、、R ,5 而Z为电4阻4和电容C4并 R联抗,则阻成构等模效拟电感 路电。其效等抗为阻C4 1R 3R R 5e R2

R1LR3 5RRe R 2R 由上4可式,调知节R1 、3、RR5中任个电阻, 即可一线调性等节效 感的电小大

。1R R R35C 4 R R1 R3 Z 5e i j R2 R 4 R2效等感和电内阻别分为02147年月1日星4期一

若大增电阻4R , 可得获内低的等效阻 模拟感。8电集成电原路理应及用中国计 学量院电学院

Z1 光 Z3Z 5U iZ ie Z2 Z Ii42.拟对地模感电若Z1、Z2Z、、4Z5分取别电阻R1、为R2、4、R5,R而取Z 为3容电3,C则构成对可地电容模拟电路。

C 32RR 41 其等 阻抗效为 Zie ( j )R 1 R5C 3 R 2 4R 其效等电容 为C e R R51节R调2、R中任4个一电,即 阻可线性调电容节的量小大。201年7月144星日期 一集成电路理及应用原中 国计量学院电光院学9

Z 1 Z Z 35 Ui ie Z Z Z24 iI3.模对地拟阻抗 若负取1和ZZ3分为电别C1容C、 ,而3Z、Z24 别分取为电R2阻R、4 ,Z为任一5抗,阻则效等对地阻 抗为Z5Z i e 2 C1 3CR2 R4

上式由可,这知一个是Z5负阻的 抗变器换,其抗随阻频变化率。20417年1月4星日一 期成电集原路及理用应 国计量中院光电学院 学01

4.1

3 .拟模电器感如4图-1-3所示,是密 勒分积式 模拟感电。器A 构成1同放大相器 ,A2成构积器分。图 -143 密-积分勒式模电感器 假定集拟成运满放理 足 U Uo i 化想件条,图可由 I知i

RS 1 1 Uo U o 1 1( ) UjR0 C0 jR 0 0C1 R2 oU1 (1 ) iU A f U iR1 集电成路理原应用及中国计量 院学电光学

院可得20417月14年星日一期11

I

iAf 1 U jRC 00RS i 所以,等效输 阻抗为

入 R C0 R0 U Si Ze i jAf 1Ii

图41-3 -密积勒分式拟模感器电当 Af> > 时1输入,阻抗可近似为C0R 0SRZ i e j A

C f0 R0 S 其中等R电感值效 为ie LA f214年7014月日期星 一集成电原理及应路用 国中量学院光电学计 12

.144. 电容倍增1器.由反相大放器组成的电 容倍增 输器电入为 流1j C 0 R1 2R Ii U iR2 1 1R R2 1 j C0 ( R 1R ) 2 U Ri 等1效入输抗阻为 RU1 Zii e I i 1 j C 0( 1R R 2 )210年4月17日4期一

图星-4-41反相放 器 构成大电容倍增器

集的成电原路及理用 应国计中量院学电光院

学31

RU1i Zi e I 1i jC0 ( R 1 R 2) 1 jC (1 R2 ) 0 R

1 R 1 1 1jC 11R由上式可知,电此的输入路阻是 抗阻R电和1等电容Ci效的e并联

1

R其中等 效电为 容C ei C 0(1 2 ) 1R204年1月17日星4一 期成集路电原理及应用 国计量学院中光电学院14

2. 变电容倍增可器图电位中R器P的作用是 节调电容的 倍系增 ,数A由组成 1跟随的器, 缓起冲作用, 图以4--5 1变可电容增倍 消除器整时调 对Rb I ij 0 (C i UU o ) C 0 (1j )U i C i的e响。 R影a 其入输电为流U 1 iZ e i R bi I其输入阻抗 j C 0 为1( Ra)0142年71月4星日一期 集电路成理及原应用中国计量 学院光学电院1 5

可,见该电路 入输端 等效一为容, 电等效电容 的其容值

R为 bieC 0C( 1 ) a

R4-1-5图可 电变倍容器

增调电位器节PR即改变电可Cie容的值。电路突该的出点是优通,过改电变就可以阻到得任 意的电容值大2014。7月14年星期一 日成电集原理及路应 用中计量学院光电学院国 16

.24U I/变器和换/IU变换器42.. 1地接负的载U/I变换 器42.. 2密U精I变/器换 4.2. 3密精/I变换器U2014年月174日星一期

成集电原理及应路 用中国量计学院电学光院17

4.2 U

/I变器和I换/变U器换.24. 接1负载地U的/变换I器1 由两个.放运成构的UI/变器 A换1同为加相法器,A2 为随跟。 器由图可 Uo知2 =RL I ,LI1= 2I

Ui U U U o2 R 34RR4Ui R4 U 3R U R3U22o014年月714星日一期图42-- 1两个运放 由成的U构/变I换器81集成电路原理及用 中应国计学量院光学电

院R

34 UR U i I LRL R3 R 4R3 R4 Uo1 R R21 U 代U+得 R入1( R1 2R )R 3(R1 R 2 )R4 U1 o iU I L RL R 1 (R3 R 4 R) 1 (3R R4 ) I LR 5 I L LR

4图--1 2两由运个放 构成的U/I换变器要使IL与RL关无必,须使( R1 R2) R 3 或 11 ( RR 3 R 4) (1 R2R) R R31 (3 R R4) 为此 放电运的路配匹件。条21047年1月4星期一 集成日路原电及应用 理中计量学国光院电院学 91为简化分析,

选取 R=R3,1R4R2=得,(R1 R 2 )R 4 i UI L R5 R1 ( R3 R 4 )( R1 R2 ) R U4 i 解 得 L R1 R5 ( R3 I R4) R 所以 2I L U iR1 R5图4--1 由2个两运 构成的放/U变I器

注意换,此因电为正路馈反,以所须必分析其 稳定,性为保证至有1少d0B 稳定的储,备选应择 5R2RL2>01年741月4日期一星 集电路成理原应及用 中计量学国光电学院 院02

2由一.个放运构成的U/变换I 器由图知 可I =1I2

Ui U U U o 1 R2RR2Ui RU1o U R1 R

R32 U UL 3 R 4R图42-- 2运由构放 的U成/I换器变( 3 R R4 ) //R L LU RL LI Uo 5 ( R3 R4 R) / R/L204年71月14日期星 集成电一原路理及应用中 国计量学院光学院电由该式得21

本文来源:https://www.bwwdw.com/article/jo6e.html

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