模电ppt课件第七章

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1、第七章信号的运算与处理教学时数：10学时重点与难点：1、进一步理解与掌握运放“虚短”与“虚断”的概念，并能熟练运用。2、掌握基本运算电路。3、模拟乘(除)法器、有源滤波电路12.集成运放输入电阻很高，两输入电流几乎为零，即虚断。本章所讨论的集成运放的基本应用电路，主要包括加法、减法、微分、积分运算电路。在分析各种运算和处理电路时，由运放构成的电路通常工作在深度负反馈条件下，常用到以下两个概念：1.集成运放两个输入端之间的电压通常接近于零，即虚短。7-1概述2一、理想运放的性能指标：开环差模增益Aod=∞差模输入电阻Rid=∞输出电阻Ro=0共模抑制比KCMR=∞上限截止频率fH≈∞失调电压

2、Uoi、失调电流Ioi、电压温漂、电流温漂，理想时均为0。最大共模输入电压Uicmax、最大差模输入电压Uidmax、转换速率SR等。在分析时将一般运放看成理想运放。A∞+-3二.理想运放的工作区理想运放的工作区域一般分为两个：线性工作区和非线性工作区。1、线性工作区运放工作在线性工作区时，其输出电压uo与差模电压成线性关系。即Auoui-ui+Δuid4这就是理想运放的一个重要特征，称为“虚短路”。即两输入端电压无限接近。由于理想运放的Rid≈∞，而ΔUid≈0，故两输入端电流也为0。即这一个特征称为“虚断路”。即两输入端电流趋近于0。由于理想运放Aod=∞，而uo又为有限值，故以上关系

3、式中即5+—uiuOI-I+U-U+U+≈U-虚短：I+≈I-=0虚断：虚地：U-≈U+=0RPRN通常应使RP=RN，RN为限流电阻；RP为平衡电阻。6对于工作在线性区的运放，“虚短”和“虚断”特性是分析运放电路输出、输入关系的重要基础。对于理想运放，只要在运放的输入端施加很小的差模电压，uo就会有一个接近电源电压的输出值。因此必须在运放的输出端和输入端之间引入一个负反馈，从而保证输出与输入成线性关系。因此有无负反馈是判断运放电路工作在线性区的重要特征。所有工作在运算电路和放大电路中的运放都是工作在线性区。7v0vom0vP-vN-vom2、非线性工作区如果运放工作时不接反馈或接入正反馈

4、时，其输出将为±Vom，此时输出与输入电压为非线性关系。称运放工作在非线性区。其电压传输特性如图当ui+＞ui-时，uo=Vom当ui+＜ui-时，uo=－Vom尽管uo为有限值，由于运放Ri=∞，故i+=i-=0，仍然为“虚断”。87-2基本运算电路由运放为放大电路组成的运算电路均工作在线性工作区，并且输入、输出信号均以“地”为参考点。在运算电路中，以输入电压为自变量，以输出电压为函数，通过对输入端子及反馈电路的不同组合，实现各种数学运算功能，通过输出电压反映运算结果。这就是运算电路的基本思想。“运算放大器”也因此得名。9比例运算电路微积分运算电路反相比例运算电路同相比例运算电路电压跟随

5、器微分运算电路积分运算电路加减运算电路反相求和电路同相求和电路差分电路其他运算电路指数运算电路对数运算电路乘法运算电路除法运算电路10一、反相比例运算电路结构特点：输入电压ui通过R1加入运放反向输入端，故输出uo与输入反相位。负反馈Rf引到反相输入端，为电压并联负反馈。Rp为平衡电阻，以保证运放差分输入的对称性。其值为ui=0时，uo=0输入端的等效电阻。故Rp=R1//Rf。对理想运放，uN=uP，iN=iP=0，有i1=if即uoRfR1RPuii1ifANP11比例系数（放大倍数）虚地整理得：由于电路的输入电阻Ro≈0电路的输出电阻Ri≈R112反相比例电路的特点：1.共模输入电压

6、为0，因此对运放的共模抑制比要求低。2.由于电压负反馈的作用，输出电阻小，可认为是0，因此带负载能力强。3.由于并联负反馈的作用，输入电阻小，因此对输入电流有一定的要求。4.在放大倍数较大时，该电路结构不再适用。13二、同相比例运算电路结构特点：负反馈引到反相输入端，信号从同相端输入。反馈方式：电压串联负反馈。输入电阻较高。RfR1RPuiuoAiRifNP对理想运放，uP=uN，iN=iP=0，有即整理得：uo与ui同相且大于ui。14同相比例电路的特点：3.共模输入电压为ui，不为零,因此对运放的共模抑制比要求高。1.由于电压负反馈的作用，输出电阻小，可认为是0，因此带负载能力强。2.

7、由于串联负反馈的作用，输入电阻大。4.Rf=0或R1=时，Auf=1输出电压全部引到反相输入端，信号从同相端输入。电压跟随器是同相比例运算放大器的特例。15_++RfR1RPuiuoAu=1+RfR1当Rf=0时,Au=1uo=ui三.电压跟随器此电路是电压串联负反馈，输入电阻大，输出电阻小，在电路中作用与分离元件的射极输出器相同，但是电压跟随性能更好。16例1.R1=10k,Rf=20k,ui=-1V。求:u