【模拟电子技术Analog Electronics Technology 28】—— 常见的信号转换电路（精密整流电路&压控震荡电路）

1.精密整流电路

所谓整流电路，就是将输入的交流信号转变为直流信号（电压）

1.1 半波精密整流电路

我们来分析一下：当输入的 $u_I >0$时，反馈支路中，二极管 $D_1$截止，那么走的就是 $R$和 $R_f$的支路，那么电路就相当于是反向比例运算电路，即当 $u_I >0$时，有： $u_0 = -\frac{R_f}{R}u_I < 0$
当 $u_I <0$时，由于是输入在反相输入端，那么输出的电压就会大于0， $D_2$导通， $D_1$截止，进而， $R_f$上的电流为0，因此输出也为0。
下图是半波整流的波形图：

1.2 全波精密整流

我们观察上面的波形，如果把半波整流之后的电压波形和原本输入电压负半部分的波形相加，那么就可以实现全波整流，我们来看看电路图：

我们分析一下：
当 $u_I > 0$时，类似地， $D_1$截止，走2R支路，相当于反向比例运算电路，我们有： $u_{o1} = -\frac{2R}{R}u_I = -2u_I$
接着，经过一个反向求和电路，那么有： $u_o = -R(\frac{u_{o1}}{R} + \frac{u_I}{R}) = -u_{o1} - u_I = u_I\quad (u_I > 0)$
当 $u_I <0$时，根据我们前面半波整流的知识： $D_1$导通， $D_2$截止， $u_{o1} = 0$，那么经过反向求和电路之后就是： $u_o = -R(\frac{u_I}{R}) = -u_I\quad (u_I < 0)$
我们看到，当输入是正的时候，那么输出就是它本身，如果输入是负，那么输出就是它的相反数，这就恰好实现了“取绝对值”的功能，还是相当巧妙的！我们来看看电压波形：

2.电压-频率转换电路

2.1 压控震荡电路

我们放上考试最可能考到的电路，如果遇到了要能认得出来：

其实，它和锯齿波形发生电路是类似的，我们来分析一下：
分析的第一步当然是计算滞回比较器的阈值电压 $U_T$了：
$u_+ = \frac{R_3}{R_2+R_3}U_{o1} + \frac{R_2}{R_2+R_3}±U_Z$
令 $u_+=u_- = 0$，可得：
$±U_T = ±\frac{R_2}{R_3}U_Z$
积分器（依然是反向积分器，注意！），它的输入有两个，一个是 $u_I$，另外一个是滞回比较器的输出 $u_o$（当然， $u_o$不是 $+U_Z$就是 $-U_Z$）
那么，当 $u_o>0$时，我们认为反向积分器对 $u_o = +U_Z$进行积分，积分的起始值是 $+U_T$，终了值是 $-U_T$，那么根据积分电路的公式： $u_o = \frac{1}{RC}u_I(t_2 - t_1) + u_o(t_1)$可知： $-U_T = \frac{1}{R_5C}U_ZT_1 + U_T$得： $T_1 = |\frac{2R_5CR_2}{R_3}|$

当 $u_0 < 0$时， $D$截止，那么此时就是反相积分器通过 $R_1$对 $u_I$的积分，由于 $u_I$小于0，因此反向积分是从 $-U_T$开始，终了值是 $+U_T$，那么有： $U_T = -\frac{1}{R_1C}u_IT_2 - U_T$
即： $T_2 = \frac{2R_1CR_2}{R_3}\frac{|U_Z|}{|u_I|}$
因为，我们约定 $R_1 >> R_5$，因此， $T_2 >> T_1$，即整个电路的周期几乎等于 $T_2$，因此，我们来看看电压波形：