信号的运算与处理电路.ppt

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1、第七章信号的运算与处理电路7.1比例电路7.2基本运算电路7.3对数和反对数电路7.4集成模拟乘法器7.5有源滤波器预备知识：集成运放的两种工作状态1.运放的电压传输特性：设：电源电压±VCC=±10V。运放的Aod=104│Ui│≤1mV时，运放处于线性区。Aod越大，线性区越小，当Aod→∞时，线性区→00uoui+10V-10V+Uom-Uom-1mV+1mV线性区非线性区非线性区+10V-10V+Uom-Uom0uoui2.理想运算放大器：开环电压放大倍数Aod=∞差摸输入电阻Rid=∞输出电阻

2、Ro=0为了扩大运放的线性区，给运放电路引入负反馈：理想运放工作在线性区的条件：电路中有负反馈！运放工作在线性区的分析方法：虚短（u+=u-）虚断（ii+=ii-=0）3.线性区4.非线性区（正、负饱和状态）运放工作在非线性区的条件：电路开环工作或引入正反馈！运放工作在非线性区的分析方法在下一章讨论+10V-10V+Uom-Uom0uoui7.1比例运算电路一.反相比例运算虚地点i1=if（虚断）因为有负反馈，利用虚短和虚断u+=0u－=u+=0（虚地）反馈方式：电压并联负反馈电压放大倍数:例题1.R1

3、=10k,Rf=20k,ui=-1V。求:uo、Ri。说明R0的作用，R0应为多大？特点：共模输入电压=0（u－=u+=0）缺点：输入电阻小（Ri=R1）R0为平衡电阻(使输入端对地的静态电阻相等):R0=R1//Rf采用T型反馈网络的反相比例电路目的：在高比例系数时，避免R1阻值太小，使输入电阻太小。分析：u+=u-=0（虚短）i1=i2（虚断）二.同相比例运算电路u-=u+=uii1=if（虚断）平衡电阻R=Rf//R1因为有负反馈，利用虚短和虚断反馈方式：电压串联负反馈特点：输入电阻高缺点：共

4、模输入电压≠0（u－=u+=ui）电压放大倍数:Au=1三.电压跟随器此电路是同相比例运算的特殊情况，输入电阻大，输出电阻小。在电路中作用与分立元件的射极输出器相同，但是电压跟随性能好。ui=u+=u-=uo因为有负反馈，利用虚短和虚断：1.反相加法器：若R1=R2=R,平衡电阻R0=R1//R2//Rfi1+i2=if7.2基本运算电路一.加法运算电路虚地2.同相求和运算：当R1=R2=Rf=R时,同相比例运算:二.减法运算电路1、利用加法器和反相比例器叠加原理2、差动减法器ui1作用ui2作用综合：

5、则有：1.积分电路三.积分和微分电路反相积分器：如果ui=直流电压,输出将反相积分，经过一定的时间后输出饱和。tui0tuo0-UomTM积分时间设Uom=15V,ui=+3V,R=10k,C=1F求积到饱和值的时间：EWB演示——积分器练习:画出在给定输入波形作用下积分器的输出波形。tui0212345tuo0-2-4-6应用举例：输入方波，输出是三角波。tui0tuo02.微分电路：u-=u+=0tui0tuo0例：,求uo。90°一.对数电路7.3对数和反对数运算电路利用PN结的指数特性实现对

6、数运算BJT的发射结有注意：ui必须大于零，电路的输出电压小于0.7V利用虚短和虚断，有用三极管实现对数运算二.反对数（指数）电路uO是ui的反对数运算（指数运算）用三极管实现反对数运算电路利用虚短和虚断，电路有要求以上两个电路温漂很严重，实际电路都有温度补偿电路基本原理三.对数反对数型模拟乘法器举例：若取R1＝R2＝R3＝R4＝R，可得：对于差放有：7.4集成模拟乘法器一.基本原理模拟乘法器功能：实现两个模拟量相乘其中K为比例因子，量纲:V-1符号：二.模拟乘法器的应用1.乘法运算立方运算电路2.平方

7、和立方运算平方运算电路uo=KuXuYuo=K(ui)2uo=K2(ui)33.除法运算电路根据虚断如果令K=R2/R1则:注意：为保证电路为负反馈，必须有：EWB演示——除法器4.开平方运算电路)(1i12OuRRKu-=ui为负值！负反馈条件？有源滤波器实际上是一种具有特定频率响应的放大器。滤波器的功能：对频率进行选择,过滤掉噪声和干扰信号，保留下有用信号。7.5有源滤波电路滤波器的分类：低通滤波器（LPF）高通滤波器（HPF）带通滤波器（BPF）带阻滤波器（BEF）ω

8、A

9、0ωC通带阻带A0ω

10、A

11、

12、0ωCA0通带阻带ω

13、A

14、0ωC1A0阻阻ωC2通ω

15、A

16、0ωC1A0阻ωC2通通各种滤波器理想的幅频特性：（1）低通（2）高通（1）带通（1）带阻滤波器的用途滤波器主要用来滤除信号中无用的频率成分，例如，有一个较低频率的信号，其中包含一些较高频率成分的干扰。1.一阶RC低通滤波器(无源)一.低通有源滤波器传递函数：截止频率：幅频特性：此电路的缺点：1、带负载能力差。2、无放大作用。3、特性不理想，边沿不陡。幅频特性：0.707H截止频