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示波器进阶课程。模拟数字转换器讲解。大神必看,自我积累经验

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owoncjp 发表于 2018-1-1 16:11:59 | 显示全部楼层 |阅读模式 打印 上一主题 下一主题
本编采用“倒置”写法,先介绍复杂一点的比较器,之后开始做常规的放大器实践。 一如既往公式不提,横冲直闯,具体细节请格纹查阅相关书籍。  感谢OWON为小编提供仪器支持。  之前发过12bit 14bit作用。
大家好,我为大家解释比较器。
电路是这样的。





中间的芯片就是一个比较器: 与上图对应的接口情况如下:





按照如下的拓扑,接好,端口5,6之间有一个三段电位器, 其中间点,与输出构成反馈。R3属于负载,



咳咳:小编开讲....(shirley,记录一下)
如果,使用一个放大器时候,用的是正向反馈状态,(什么是正向反馈呢? 英语称为“非反相”反馈


如上图,我没有从输出接到任何输入,俗称没有反馈,于是这个器件很有可能工作在“饱和”状态。(啥叫饱和状态?? shri :哎呀就是劲最大,最费电状态)
这种特性具有高度的非线性,并且形成了电压比较器,和施密特触发器电路的基础。




当然,我采用非线性元件所构成的网络,如使用二极管啊,模拟开关啊,也能让电路非线性运行。常见的应用有精密整流器啊,峰值检测采样保持放大器啊,啥的。 或者我利用BJT管的指数可预测型,实现各种非线性传递过程,
将来我们会详细研讨。







记得BJT的情况么,
看下图,顺便回想一下...


比较器,会比较输入端的电压(上图2,3) 器输出可以是一个低电压VoL,或者是一个高电压VoH, 有时候比较器所采用的符号,和运算放大器是一样的。,

你会发现无论比较什么模拟量,(任何模拟连续信号)其输出,总是二进制变量。
换句话说输出只有 Vomin 和Vomax两个电压的状态。

  

(shirley 微微一笑,因为比较器还有个名字, “1bit模拟数字转换器")


观察上图,其电压曲线VTC在-UT的某一时刻(黑方块处), 的垂直下落状态,
这表明那个瞬间的器件增益几乎无限大,(公式略)


其实呢增益不可能无线啦, 只不过很大,比如10的3次, 10的6次V/V啦,
当然,数字体系要求比较器输出两个状态为 VoL=0V  VoH=5V



测试了信号源的输出之后,我们就给这个电路上电了。
我采用了二极管对电源的电流方向做了限制,于是产生了压降。
不过这不要紧,小编利用两个信号源,分别输出一个正弦信号,
和一个频率快些的锯齿信号, 并施加在比较器的输入端上,
理论如下:



这是很多电机理论的经典PWM模型。

这里面要注意,比较器件的重要参数就是”响应时间“
也叫传播延迟。 它是输出对输入端某一预定电压阶跃的响应,完成输出转换动作的50%所需要的时间





另一个重要的概念是 “输入过激Vod" 虽然,输入的信号的幅度在100mV 的量级, 但所选择的输入阶跃幅度的范围呢,刚刚超出能使输出状态发生转换的电平。 这种额外的电压称为Vod, ”传播延迟会随着过激的增加而降低的“





得益于OWON示波器的12bit解析度,可以清楚的看到 扫掠所带来的方波变得好像粗线条。而红色的呢,是叠加了太多的”锯齿信号“ 。
在左上角呢可以清楚地看到, ch1 通道输出的是sin信号,50.4Hz, ,而ramp信号呢,是2.1137kHz ,这是为了模拟真实信号而故意设计的。
(别太整了,me一直相信任何整数都不是自然的)


好,我调整示波器,放大一下,

轻松拧了一下旋钮, 我从20ms的视图呢,切换到了2ms的视图,

我清楚的看到那些很粗的边沿原来是一系列高低变化的脉冲。
而,每次因为要切还状态,而导致了锯齿信号发生了飘动,
这说明器件在进行切换的时候,某个原因导致了输入信号的变迁。
Now ,let's work together!

继续放大, 我发现,一股动态的干扰信号影响了我的锯齿信号。  

信号发生了变化, 而这种干扰也被比较器放大了,比较了,
于是蓝色的输出部分也看到了”模糊“ 。  那是因为振荡也是信号,瞬间快速的比较了多次。


继续放大, 也就是让我的观察速度继续变快,  这个屏幕,只是500us的过程,

因为采用了对地电容,信号输出端的影响变小了。  
可以清华粗的看到平稳的蓝色输出信号。
而红色的锯齿信号的干扰具有时间性。 (时移情况严重)
当速率不再是重要因素的时候,运算放大器可以看作是不错的比较器。据小编了解很多运放都具有极高的增益,以及低的输入失调电压。
因为没有反馈结构,所以运算放大器无法实现参考信号的跟随过程。
小编采用的311呢,是通用的比较IC,是最经典的常用的比较器。

这张图是50us的观察速度。 小编清楚的看到了三角波中端出现了的高频率真大概,恰好与比较输出的状态切换有关。



如果不使用滤波电容,这种干扰来的非常猛烈。
并与输出信号直接相关。

继续放大干扰部分,使我能看清楚了振荡的全部过程。
再来,


我继续变换时间轴, 这次是1us的观察时间了


这些脉冲干扰了信号,导致放大器“体温”不断攀升。
因为“误判”太多了。



当干扰到达之前,输出是非常正常的。

感谢您阅读。
再次感谢OWON ,提供一起支持。  OWON 具有12bit的垂直精度。

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精彩评论3

ckg198768 发表于 2018-1-3 02:17:26 | 显示全部楼层
有个高清无码的示波器就是好,能看到常人看不到的东西
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npwjm 发表于 2018-1-4 13:04:23 | 显示全部楼层
好资料,慢慢看。
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 楼主| owoncjp 发表于 2018-1-13 12:48:06 | 显示全部楼层
ckg198768 发表于 2018-1-3 02:17
有个高清无码的示波器就是好,能看到常人看不到的东西

有的,有8英寸 800X600分辨率超清无码哈哈。想看哪里看哪里
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