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卷Ⅱ应用电路1

第1章 运算放大器的应用1

1.1 求和放大器1

1.2 减法电路1

2.1 换算为加法1

1.2.2 使用单个运算放大器的减法运算2

1.3 双极性系数电路4

1.4 积分器5

1.4.1 反相积分器5

1.4.2 初始条件7

1.4.3 求和积分器8

1.4.4 同相积分器8

1.5 微分器9

1.5.1 基本电路9

1.5.2 实际电路的实现9

1.5.3 高输入阻抗微分器10

1.6 求解微分方程10

1.7 函数网络12

1.7.1 对数电路12

1.7.2 指数函数15

1.7.3 用对数计算幂函数16

1.7.4 正弦函数和余弦函数16

1.7.5 任意函数网络21

1.8 模拟乘法器23

1.8.1 对数放大器构成的乘法器23

1.8.2 跨导型乘法器24

1.8.3 以电控电阻构成的乘法器28

1.8.4 乘法器的调整29

1.8.5 扩展为四象限乘法器30

1.8.6 用乘法器构成除法器或平方根产生器30

1.9 坐标变换31

1.9.1 从极坐标变换到笛卡儿坐标31

1.9.2 从笛卡儿坐标变换到极坐标32

第2章 受控源和阻抗变换器34

2.1 电压控制的电压源34

2.2 电流控制的电压源35

2.3 电压控制的电流源36

2.3.1 负载浮置的电流源36

2.3.2 负载接地的电流源37

2.3.3 用晶体管构成精密电流源39

2.3.4 浮置电流源42

2.4 电流控制的电流源43

2.5 负阻抗变换器（NIC）44

2.6 回转器45

2.7 环行器48

第3章 有源滤波器51

3.1 低通滤波器的基本理论51

3.1.1 巴特沃斯低通滤波器54

3.1.2 切比雪夫低通滤波器56

3.1.3 贝塞尔低通滤波器58

3.1.4 理论小结64

3.2 低通／高通滤波器的转换65

3.3 一阶低通和一阶高通滤波器的实现65

3.4 二阶低通和二阶高通滤波器的实现67

3.4.1 LRC滤波器67

3.4.2 多路负反馈滤波器67

3.4.3 单路正反馈滤波器68

3.5 高阶低通和高通滤波器的实现70

3.6 低通／带通滤波器的转换72

3.6.1 二阶带通滤波器72

3.6.2 四阶带通滤波器73

3.7 二阶带通滤波器的实现75

3.7.1 LRC带通滤波器76

3.7.2 多路负反馈带通滤波器76

3.7.3 单路正反馈带通滤波器77

3.8 低通／带阻滤波器的转换78

3.9 二阶带阻滤波器的实现79

3.9.1 LRC带阻滤波器79

3.9.2 有源双T带阻滤波器79

3.9.3 有源文氏桥带阻滤波器80

3.10 全通滤波器81

3.10.1 基本原理81

3.10.2 一阶全通滤波器的实现83

3.10.3 二阶全通滤波器的实现83

3.11 可调节的通用滤波器84

3.12 开关电容滤波器89

3.12.1 原理89

3.12.2 开关电容积分器89

3.12.3 一阶开关电容滤波器90

3.12.4 二阶开关电容滤波器91

3.12.5 用集成电路实现开关电容滤波器92

3.12.6 使用开关电容滤波器的一般注意事项92

3.12.7 可用型号概览92

第4章 信号产生器94

4.1 LC振荡器94

4.1.1 起振条件94

4.1.2 Meissner振荡器95

4.1.3 哈特莱振荡器96

4.1.4 考毕兹振荡器97

4.1.5 发射极耦合的LC振荡器97

4.1.6 推挽式振荡器98

4.2 石英晶体振荡器98

4.2.1 石英晶体的电特性99

4.2.2 基频振荡器100

4.2.3 谐波振荡器101

4.3 文氏桥振荡器102

4.4 微分方程振荡器105

4.5 函数发生器107

4.5.1 基本电路108

4.5.2 实际电路的实现108

4.5.3 频率可控制的函数发生器109

4.5.4 同时产生正弦和余弦信号111

第5章 功率放大器113

5.1 以射极跟随器作为功率放大器113

5.2 互补射极跟随器114

5.2.1 B类互补射极跟随器114

5.2.2 AB类互补射极跟随器116

5.2.3 偏置电压的建立117

5.3 互补达林顿电路118

5.4 互补源极跟随器119

5.5 限流电路120

5.6 四象限工作122

5.7 功率输出级的设计123

5.8 具有电压增益的驱动电路125

5.9 增大集成运算放大器的输出电流126

第6章 电源电路128

6.1 电源变压器的特性128

6.2 整流电路129

6.2.1 半波整流器129

6.2.2 桥式整流器130

6.2.3 中心抽头整流器132

6.3 线性稳压器133

6.3.1 基本稳压电路133

6.3.2 输出固定电压的稳压器134

6.3.3 输出电压可调的稳压器136

6.3.4 降低落差电压的稳压器136

6.3.5 负电压稳压器138

6.3.6 浮置电压的对称分压138

6.3.7 具有电压传感接入端的稳压器139

6.3.8 实验工作台电源139

6.3.9 集成稳压器140

6.4 参考电压的产生141

6.4.1 齐纳二极管参考电压源141

6.4.2 带隙参考电压源143

6.4.3 典型的参考电压源144

6.5 开关型电源145

6.6 次级开关稳压器146

6.6.1 降压转换器146

6.6.2 开关信号的产生148

6.6.3 升压转换器150

6.6.4 反向转换器151

6.6.5 电荷泵转换器151

6.6.6 集成开关稳压器152

6.7 初级开关稳压器154

6.7.1 单端转换器154

6.7.2 推挽转换器155

6.7.3 高频变压器156

6.7.4 功率开关157

6.7.5 开关信号的产生159

6.7.6 损耗分析160

6.7.7 集成驱动电路161

第7章 模拟开关和采样-保持电路164

7.1 原理164

7.2 电子开关165

7.2.1 场效应管开关165

7.2.2 二极管开关166

7.2.3 双极型晶体管开关169

7.2.4 差分放大器开关171

7.3 使用放大器的模拟开关173

7.3.1 高电压模拟开关173

7.3.2 可切换增益的放大器173

7.4 采样-保持电路174

7.4.1 基本原理174

7.4.2 实际电路的实现176

第8章 数模和模数转换器178

8.1 采样定理178

8.2 分辨率182

8.3 DA转换的原理183

8.4 CMOS技术实现的DA转换器183

8.4.1 权电流求和183

8.4.2 双掷开关构成的DA转换器184

8.4.3 梯形网络184

8.4.4 倒置工作的梯形网络185

8.5 十进制加权的梯形网络186

8.6 双极型技术实现的DA转换器187

8.7 DA转换器的特殊应用188

8.7.1 有符号数的处理188

8.7.2 乘法式DA转换器190

8.7.3 除法式DA转换器190

8.7.4 DA转换器构成函数发生器191

8.8 DA转换器的精度193

8.8.1 静态误差193

8.8.2 动态特性193

8.9 AD转换的原理196

8.10 AD转换器的设计196

8.10.1 并行转换器196

8.10.2 两步转换器198

8.10.3 逐次渐近法200

8.10.4 计数法203

8.10.5 过采样207

8.11 AD转换器的误差211

8.11.1 静态误差211

8.11.2 动态误差211

8.12 各种类型AD转换器的比较212

第9章 数字滤波器214

9.1 数字传递函数215

9.1.1 时域分析215

9.1.2 频域分析215

9.2 基本结构218

9.3 有限冲激响应（FIR）滤波器的设计分析220

9.3.1 基本方程221

9.3.2 简单实例222

9.3.3 滤波器系数的计算225

9.4 FIR滤波器的实现235

9.4.1 用并行方法实现FIR滤波器235

9.4.2 用串行方法实现FIR滤波器236

9.5 无限冲激响应（IIR）滤波器的设计237

9.5.1 滤波器系数的计算237

9.5.2 级联结构的IIR滤波器239

9.6 IIR滤波器的实现242

9.6.1 由简单模块构建242

9.6.2 用大规模集成（LSI）器件设计IIR滤波器245

9.7 FIR和IIR滤波器的比较247

第10章 测量电路249

10.1 电压测量249

10.1.1 阻抗变换器249

10.1.2 电位差测量250

10.1.3 隔离放大器254

10.2 电流测量256

10.2.1 浮置的零电阻电流表256

10.2.2 高电位电流的测量257

10.3 交流／直流变换器258

10.3.1 平均绝对值测量258

10.3.2 有效值测量260

10.3.3 峰值测量264

10.3.4 同步解调器266

第11章 传感器和测量系统270

11.1 温度测量270

11.1.1 金属PTC热敏电阻270

11.1.2 硅PTC热敏电阻272

11.1.3 NTC热敏电阻272

11.1.4 电阻式温度检测器的应用272

11.1.5 以晶体管作为温度传感器276

11.1.6 热电偶279

11.1.7 型号概览283

11.2 压力测量284

11.2.1 压力传感器的设计284

11.2.2 具有温度补偿的压力传感器工作原理286

11.2.3 压力传感器的温度补偿288

11.2.4 商品化的压力传感器290

11.3 湿度测量291

11.3.1 湿度传感器292

11.3.2 电容性湿度传感器的接口电路292

11.4 传感器信号的传输294

11.4.1 直接耦合的电信号传输294

11.4.2 电气隔离的信号传输297

11.5 传感器信号的校准298

11.5.1 模拟信号的校准298

11.5.2 计算机辅助校准301

第12章 电子控制系统304

12.1 基本原理304

12.2 控制器的类型305

12.2.1 P控制器305

12.2.2 PI控制器306

12.2.3 PID控制器308

12.2.4 具有可调参数的PID控制器310

12.3 非线性系统的控制311

12.3.1 静态非线性311

12.3.2 动态非线性312

12.4 锁相环313

12.4.1 以采样-保持电路作为鉴相器314

12.4.2 以同步解调器作为鉴相器316

12.4.3 对频率敏感的鉴相器318

12.4.4 可扩展测量范围的鉴相器319

12.4.5 锁相环构成的倍频器320

本书的主要符号322