教改模电7章课件

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1、第7章信号的运算和处理七、信号的运算和处理7.1基本运算电路7.2模拟乘法器及应用7.3有源滤波电路本章重点、难点：基本运算电路和有源滤波电路的分析方法7.1.1概述电子信息系统的组成提取：通过传感器，接收器等接收信号(预)处理：抑制干扰，有源滤波加工：信号的运算、转换、比较等执行：功率放大电路理想运放的工作区电路引入负反馈具有“虚短”与“虚断”电路没有反馈或引入正反馈净输入电流“虚断”输出电压只有两种情况线性工作区非线性工作区基本运算电路7.1.2比例运算电路7.1.3加减运算电路7.1.4积分与微分运算电路7.1.5对数与指数运算电路7.1.6乘法与除法运算电路基本运算电

2、路特点及求解方法特点:负反馈求解方法:利用“虚短”和“虚断”节点电流方程即可求得运算关系7.1.2比例运算电路1.反相比例运算电路反相输入端虚地，共模输入电压可视为零并联负反馈：Ri＝R电压负反馈：Ro小保证对称性T形网络反相比例运算电路R2,R3,R4组成T形网络输入、输出关系R3趋于无穷，即是基本比例电路串联负反馈：Ri大2.同相比例运算路电压负反馈：Ro小缺点：输入电压=共模电压电压跟随器7.1.3加减运算电路1.反相求和电路当RP=RN时2.同相求和电路3.加减电路——反相求和＋同相求和R1∥R2∥Rf＝R3∥R4∥R5实现了差分放大电路高输入电阻的差分比例运算电路7

3、.1.4积分与微分运算电路1.积分电路Rf:用于防止低频信号增益过大当输入为常量时t1到t2时间段的积分值线性积分波形变换移相2.微分电路——将积分电路中R与C互换基本微分电路uO对uI的变化敏感，抗干扰性能差uI突变时，uO可能超过最大允许值RC环节对反馈信号有滞后作用，可能引起自激振荡与电容串联小电阻，以限制电流反馈电阻并联稳压管，限制输出幅度反馈电阻并联小电容，补偿相位滞后改进措施逆函数型微分电路——将积分运算电路作为反馈回路例：求输入、输出运算关系例：求输入、输出运算关系PID调节器7.1.5对数与指数运算电路利用PN结伏安特性的指数规律实现运算电路PN结伏安特性1.

4、对数电路UT与IS为温度的函数，运算精度受影响近似公式仅适用于一定电流范围内集成对数运算电路A1,A2为负反馈2.指数电路——对数电路中电阻与三极管互换7.1.6利用对、指数电路实现乘、除法运算电路乘法运算方框图除法电路7.2模拟乘法器及应用1.模拟乘法器模型k为乘积系数，可正可负按照允许输入信号的极性,模拟乘法器有单象限、两象限、四象限之分.乘方电路3次方和4次方运算电路N次幂2.模拟乘法器的应用除法电路——将乘法器作为反馈环节运放A负反馈与符号相同开方电路uI与k符号相反运放A负反馈与符号相同uI<0k>0例：已知k<0，uI3的极性?求运算关系7.3有源滤波电路滤波电路

5、：对信号频率有选择性的电路7.3.1基础知识7.3.2低通滤波器7.3.3其它滤波电路7.3.1滤波电路的基础知识1.滤波的种类所处理信号的性质模拟滤波电路数字滤波电路是否采用有源元件无源滤波电路有源滤波电路低通滤波电路(LowPassFilter)高通滤波电路(HighPassFilter)带通滤波电路(BandPassFilter)带阻滤波电路(BandEliminationFilter)全通滤波电路(AllPassFilter)按幅频特性不同2.滤波的幅频特性3.无源滤波电路与有源滤波电路无源滤波电路——仅由无源元件(R、L、C)组成通带放大倍数与截止频率随负载变化有源

6、滤波电路——除了无源元件，还包括有源元件在无源滤波器和负载间加一个高输入电阻,低输出电阻的电压跟随器缺点:通常不宜用于高频范围必须有合适直流电源不适合高电压或大电流4.有源滤波电路的传递函数---拉普拉斯变换传递函数：电阻：R(s)=R电容：1/sC电感：sL滤波器的阶数：分母s的最高指数jω→s7.3.2低通滤波器LPF同相输入低通滤波器一阶LPF简单二阶LPF二阶压控电压源LPF反相输入低通滤波器一阶LPF二阶LPF1.同相输入低通滤波器f=0(s=0)：一阶电路令：当f=f0：所以通带截止频率fp=f0频率响应：缺点：一阶电路过渡带较宽改进：增加RC环节，构成二阶电路简

7、单二阶电路C1=C2=C解得：缺点：f0附近幅频衰减过大改进：电路中适当引入正反馈为了保证电路稳定：3-Aup(s)>0压控电压源二阶低通波电路C1=C2=C品质因数物理意义：f=f0时，电压放大倍数与通带放大倍数之比R3=10k时，,在频率fo=1000Hz处，电压增益为5.974dB,通带电压放大倍数为6.02dB.R3=15k时，,在频率fo=1000Hz处，电压增益为13.93dB,通带电压放大倍数为7.959dB.结论:大,f=fo处增益大将一方波或三角波经过LPF滤波，用示波器观察输出信号波