【快乐分享】无电阻电容电路

1万 · 2013-7-21 14:46

本帖最后由 captzs 于 2013-8-28 20:03 编辑

无电容电阻的电路1

非传统视为另类，合逻辑绝非异类。
小压摆率/小单位增益频宽运放块和大传输延时逻辑器件组成的电路极少见，本集尝试选择它们的不同参数，代替电阻电容和电感的作用，以示其潜力。
先了解压摆率和单位增益频宽，以及传输延时。
1），网上查到公式：SR=2π×f×Vpk适用于正弦波电路。但三角形波和矩形波/梯形波电路不适用，网上查不到，以下是我的理解。
1－1），波形对称的三角形波(图红线)电平从0上升到Vpk,所用时间(t2-t1)=1/4周期，上升斜率=Vpk/(1/4T)=4×f×Vpk，即三角形波电路压摆率计算公式：SR=4×f×Vpk。若输入f1MHz/Vpk1V三角形波，压摆率4e+6V/S,单位增益频宽参数设置为默认的运放块跟随器仿真，输出信号不失真，但是压摆率少于4e+6V/S的运放块，输出信号就失真如绿线，公式适用。波形不对称的三角形波，则要参照梯形波方法计算。

1万 · 2013-7-21 14:47

1－2）矩形波/梯形波压摆率
无论频率多少，理想矩形波前后沿垂直，无限大压摆率的运放块输出信号才不失真；而梯形波，运放块压摆率不小于其前后沿斜率，输出信号才不失真。只能用SR=Vpk/(t2-t1)计算压摆率。如图前后沿斜率对称梯形波(红线)，上升沿从0至1V所用时间10ns，则斜率=1e+8v/s,用此压摆率、单位增益频宽默认的运放块跟随器仿真，输出与输入完全重叠，不失真，小于此压摆率，波形失真如图绿线。公式适用。前后沿斜率不对称，压摆率的计算要就高者。

1万 · 2013-7-21 14:48

本帖最后由 captzs 于 2013-7-21 22:06 编辑

1－3）压摆率几个注意事项
AA）上述公式尽管f=最高工作频率，Vpk=最大输出幅度，但计算结果是运放块输出信号不失真必须具有的压摆率的下限。
BB）度量指标一样(否则必须先折算到一致)的压摆率大小才可比对。
CC）运放块压摆率不随放大倍数改变。
DD）运放块的压摆率大于输入信号斜率，输出波形斜率同输入信号。
EE）运放块的压摆率小于或等于输入信号斜率，输出波形斜率同压摆率。

1－4）网上查到单位增益频宽是增益为1的增益频宽积，增益频宽积是固定值，增益越大，单位增益频宽越小,也就是说，选择运放块单位增益频宽参数要随放大倍数而变，反而用之是，电路中选择小单位增益频宽的运放块以得到“失真”信号波形。
仿真测试，输入10mv/1MHz(1e+6)正弦波(图红线)，压摆率设置默认，取单位增益频宽1e+6Hz运放块接成跟随器，输出信号如图1:1绿线，明显失真。频宽大至1.5e+7Hz ，目视输出信号才不失真，如图1:15黑线。但是，输入梯形波单位增益频宽最少是输入信号的40倍；而矩形波，最少100倍，目视输出信号才不失真，将运放块压摆率设定在大于计算值也不改变测试结果。可见，为了信号不失真，运放块单位增益频宽的选取远远大于工作频率。

1万 · 2013-7-21 14:49

1－5）逻辑器件的传输延时：分上升和下降延时，输入信号加到诸如门电路、施密特、RS、JK等触发器的输入端，其输出信号电平从0上升规定值所用的时间叫上升延时；而输出信号电平从规定值下降到0所用的时间叫下降延时。
AA）传输延时极小的器件，可以将输入信号整形成为矩形波。
BB）输出信号波形由传输延时参数决定。
CC）将延时参数用于定时。
DD) 将宽度小于传输延时脉冲滤掉。
EE）利用上升和下降延时不对称器件完成特殊功能。

以下是电路

1万 · 2013-7-21 14:50

2.超低频振荡

1万 · 2013-7-21 14:51

1万 · 2013-7-21 15:01

https://bbs.21ic.com/forum.php?mod=attachment&aid=MTkyOTE1fGExMmExOTFkMTkyNWI3OWU3YjlhN2Y1NDUxZTMzODA4fDE3MzIyNzc2MjY%3D&request=yes&_f=.jpg4

1万 · 2013-7-21 15:03

1万 · 2013-7-21 15:09

无电容电阻的电路5
两个不同脉宽矩形波取宽取窄或取宽度差

1），取宽电路(运放块单电源供电)
   两个不同宽度的矩形波分别同时加在两个跟随器的+端，重叠部分在OUT输出，宽度小信号的消失后，其运放块虽然是反压，但输出为0；宽度大信号的运放块继续在OUT输出直到信号消失，所以，宽度大者在OUT输出。注意两个矩形波幅度之和不能大于电源电压。
   2），取窄电路(取宽电路改用双电源供电)
   宽度重叠部分都在OUT输出，当宽度小的信号消失时，虽然宽度大信号输入的运放块还将继续在OUT输出正电平，但是被信号消失的运放块因为反压而在OUT输出负电平所抵消，所以OUT只输出宽度窄者，与输入信号的幅度大小无关。
3），取宽度差电路如下
如下图电路当脉宽τa>τb 的两个矩形波，分别同时加到乘法器K的两个输入端， Oa端就输出正脉冲表示两个输入信号的宽度差；如果τa<τb ，则Ob端输出正脉冲。τa＝τb 的两个输出都低电平，与无信号输入时一样，表示没有宽带差。
也可以用两个单电源供电的三端运放块组成的电路，所不同的由输入脉宽小的运放块输出正脉冲表示宽带差。两个输入信号的重叠部分在运放块都输出低电平，当宽度小的信号消失，其运放块+端的电位与宽度大的信号相等而加正压，就输出高电平，直到脉宽大的信号消失，其宽度就是两个输入信号的宽度差。

1万 · 2013-7-21 15:10

无电容电阻的电路6－鉴宽与锁宽电路（以正弦波为例）

正弦波(1图红线)，经运放块开环放大至电源电压幅度的矩形波(1图黑线)，在前沿，由a、b门产生窄脉冲，触发单稳电路(由RS触发器、c门组成)，在O端输出一个同频、前沿对齐而宽度固定的锁宽信号(2图)。如果锁宽信号宽度大于输入信号，乘法器K的Oa输出正脉冲(3图)表示；而锁宽信号宽度小于输入信号，则在Ob输出正脉冲(4图)表示，OaOb输出脉冲宽度的大小表示对应宽度差值，实现鉴宽和锁宽。C门的传输延时参数大小是输入信号的半周期。
（图a）

1万 · 2013-7-21 15:11

6a
鉴相与锁相

传统鉴相电路鉴别两个信号的相位，然后输出一个量化信息表示它们的相位差。锁相电路输出同频、相位同步于输入信号的锁相信号。
上述鉴宽与锁宽电路，当正弦波的频率固定，其转换成矩形波的脉冲宽度就表示对应的
相位。Oa和Ob输出则是相位差，O端输出同频，前沿对齐而相位固定的锁相信号。当c门的
传输延时选定，电路鉴相锁相的信号频率就固定。
1图红线的正弦波，被一帧数据“101”调相，相位180度变到90度定义为“1”，而180
度变到270度定义为“0”，这样Oa和Ob端输出对应信号，分别控制下图的RS触发器S和R
端，在Oq端输出5图的信号加到移位寄存器的“存”端，在6图的O端锁相信号(时钟CP)作
用下，就在O1、O2、O3输出一帧“101”数据。移位寄存器CP是后沿触发，O端锁相信号移
相后，其后沿位置离开RS触发器Oq端高低电平翻转处，以提高寄存器工作的准确性。接收还
原一帧数据，CLR端的指令清零后，“存”才有效，一帧数据接收完毕，才“取”出。

模拟信号还原

Oa(或Ob)单端输出的正负脉冲可以作为相敏检波信号，解调还原出调制信号如下波形图。输入被10KHz正弦波（红线）调制的调频10MHz/10.1MHz信号，在Oa端输出信号用两级积分还原出黑线信号。
（图b）

只看该作者 · 2013-7-21 16:40

看不懂，顶一下

只看该作者 · 2013-7-21 21:04

不错.

2万 · 2013-7-21 21:19

captzs 发表于 2013-7-21 15:11
6a
鉴相与锁相

快乐分享权力支持

只看该作者 · 2013-7-21 21:39

好高端呐，分析不了。

只看该作者 · 2013-7-22 09:12

很高妙的方法，不过从成本等考虑，有何实际使用意义呢？

只看该作者 · 2013-7-22 09:26

本帖最后由 DianGongN 于 2013-7-22 09:28 编辑

既然代替电阻电容电感，那就需要精度和温度稳定性。
但是压摆率和增益频宽，IC生产商不提供精度保证，不提供温度特性。理论上可以针对特定的IC，在恒温条件下代替电阻电容电感，实际上没有意义。
针对每一个具体ic，必须调整、测试。人工成本太高。功耗、硬件成本也没有优势。

1万 · 2013-7-22 09:29

不错

1万 · 2013-7-22 09:30

不错是不错，我的破电脑还看不了。显示器太小。

只看该作者 · 2013-7-22 11:44

谢谢分享，不错啊

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