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求图中运算放大器的输出电压及输入电压之间的微分方程及传递函数。(请写上具体过程)

网友发布 2023-05-21 12:50 · 头闻号仪器机械

设:A为电容C1中的电流,B为电阻R1中的电流,i(t)为R2、C2支路中的电流,则有i(t)=A+B。

电流方向均为从左至右。各电容两端电压的初值为0。

输入与输出的关系:

i(t)R2+uc2(t)+uo(t)=0

(A+B)R2+uc2(t)+uo(t)=0

[C1(duc1/dt)]R2+BR2+uc2(t)+uo(t)=0 (A=C1duc1/dt)

[C1(duc1/dt)]R2+ui(t)R2/R1+uc2(t)+uo(t)=0 (B=ui(t)/R1)

[C1(duc1/dt)]R2+ui(t)R2/R1+(1/C2)∫i(t)dt+uo(t)=0 (uc2(t)=[1/C2∫i(t)dt]+uc2(0))

因为 i(t)=B+A=ui(t)/R1+C1duc1/dt

所以 (1/C2)∫i(t)dt= [1/(R1C2)]∫ui(t)dt+ (C1/C2)uc1

[C1(duc1/dt)]R2+ui(t)R2/R1+ [1/(R1C2)]∫ui(t)dt+ (C1/C2)uc1+uo(t)=0

因为 ui(t)=uc1(t)

所以

R2C1dui(t)/dt+ui(t)R2/R1+ [1/(R1C2)]∫ui(t)dt+ (C1/C2)ui(t)+uo(t)=0

传递函数

R2C1sUi(s)+Ui(s)R2/R1+Ui(s)/R1C2+Ui(s)C1C2+Uo(S)=0

G(s)=Uo(s)/Ui(s)

=-1/[R2C1s+1/(R1C2s)+R2/R1+C1/C2]

简介:

运算放大器(简称“运放”)是具有很高放大倍数的电路单元。在实际电路中,通常结合反馈网络共同组成某种功能模块。它是一种带有特殊耦合电路及反馈的放大器。其输出信号可以是输入信号加、减或微分、积分等数学运算的结果。由于早期应用于模拟计算机中用以实现数学运算,因而得名“运算放大器”。

由于早期应用于模拟计算机中,用以实现数学运算,故得名“运算放大器”。运放是一个从功能的角度命名的电路单元,可以由分立的器件实现,也可以实现在半导体芯片当中。随着半导体技术的发展,大部分的运放是以单芯片的形式存在。运放的种类繁多,广泛应用于电子行业当中。

AD:模数转换器即A/D转换器,或简称ADC,通常是指一个将模拟信号转变为数字信号的电子元件。通常的模数转换器是将一个输入电压信号转换为一个输出的数字信号。

由于数字信号本身不具有实际意义,仅仅表示一个相对大小。故任何一个模数转换器都需要一个参考模拟量作为转换的标准,比较常见的参考标准为最大的可转换信号大小。而输出的数字量则表示输入信号相对于参考信号的大小。

DA:数模转换器,又称D/A转换器,简称DAC,它是把数字量转变成模拟的器件。D/A转换器基本上由4个部分组成,即权电阻网络、运算放大器、基准电源和模拟开关。模数转换器中一般都要用到数模转换器,模数转换器即A/D转换器,简称ADC,它是把连续的模拟信号转变为离散的数字信号的器件。

扩展资料:

数模转换器的转换方式:

1、并行数模转换

数模转换有两种转换方式:并行数模转换和串行数模转换。图1为典型的并行数模转换器的结构。虚线框内的数码操作开关和电阻网络是基本部件。而用由数码输入量控制的一组开关决定哪一些电流或电压相加起来形成输出量。

所谓“权”,就是二进制数的每一位所代表的值。例如三位二进制数“111“,右边第1位的“权”是 20/23=1/8;第2位是21/23=1/4;第3位是22/23=1/2。位数多的依次类推。图2为这种三位数模转换器的基本电路,参考电压VREF在R1、R2、R3中产生二进制权电流,电流通过开关。

当该位的值是“0”时,与地接通;当该位的值是“1”时,与输出相加母线接通。几路电流之和经过反馈电阻Rf产生输出电压。电压极性与参考量相反。输入端的数字量每变化1,仅引起输出相对量变化1/23=1/8,此值称为数模转换器的分辨率。

位数越多分辨率就越高,转换的精度也越高。工业自动控制系统采用的数模转换器大多是10位、12位,转换精度达05~01%。

2、串行数模转换

串行数模转换是将数字量转换成脉冲序列的数目,一个脉冲相当于数字量的一个单位,然后将每个脉冲变为单位模拟量,并将所有的单位模拟量相加,就得到与数字量成正比的模拟量输出,从而实现数字量与模拟量的转换。

随着数字技术,特别是计算机技术的飞速发展与普及,在现代控制、通信及检测等领域,为了提高系统的性能指标,对信号的处理广泛采用了数字计算机技术。

由于系统的实际对象往往都是一些模拟量(如温度、压力、位移、图像等),要使计算机或数字仪表能识别、处理这些信号,必须首先将这些模拟信号转换成数字信号;而经计算机分析、处理后输出的数字量也往往需要将其转换为相应模拟信号才能为执行机构所接受。

这样,就需要一种能在模拟信号与数字信号之间起桥梁作用的电路--模数和数模转换器。

将模拟信号转换成数字信号的电路,称为模数转换器(简称A/D转换器或ADC);将数字信号转换为模拟信号的电路称为数模转换器(简称D/A转换器或DAC);A/D转换器和D/A转换器已成为计算机系统中不可缺少的接口电路。

为确保系统处理结果的精确度,A/D转换器和D/A转换器必须具有足够的转换精度;如果要实现快速变化信号的实时控制与检测,A/D与D/A转换器还要求具有较高的转换速度。转换精度与转换速度是衡量A/D与D/A转换器的重要技术指标。

随着集成技术的发展,现已研制和生产出许多单片的和混合集成型的A/D和D/A转换器,它们具有愈来愈先进的技术指标。本章将介绍几种常用A/D与D/A转换器的电路结构、工作原理及其应用。

参考资料:

-模数转换器

-数模转换器

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