信号的运算和处理.ppt

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1、第七章信号的运算和处理7.0概述7.1基本运算电路7.2模拟乘法器及其运算电路的运用7.3有源滤波电路7.4电子信息系统预处理中所用电路童诗白第四版童诗白第四版本章重点和考点1.比例、求和及积分电路的综合运算。2.有源滤波电路的基本概念(二阶低通滤波电路)。本章教学时数：6学时3.掌握滤波电路的设计方法、参数调试与测试。7.0概述7.0.1电子信息系统的组成信号的提取信号的预处理信号的加工信号的执行图7.0.1电子信息系统示意图7.0.2理想运放的两个工作区一、理想运放的性能指标开环差模电压增益Aod=∞；输出电阻ro=

2、0；共模抑制比KCMR=∞；差模输入电阻rid=∞；UIO=0、IIO=0、UIO=IIO=0；输入偏置电流IIB=0；-3dB带宽fH=∞，等等。理想运放工作区：线性区和非线性区二、理想运放在线性工作区输出电压与其两个输入端的电压之间存在线性放　　大关系，即+Aod理想运放工作在线性区特点：1.理想运放的差模输入电压等于零即——“虚短”—“虚地”如(动画avi8-2.avi)2.理想运放的输入电流等于零由于rid=∞，两个输入端均没有电流，即——“虚断”三、理想运放的非线性工作区+UOMuOu+-u-O-UOM理

3、想特性图7.0.3集成运放的电压传输特性理想运放工作在非线性区特点：当uP>uN时，uO=+UOM当uP

4、各种运算电路上。7.1.1在运算电路中，集成运放必须工作在线性区，在深度负反馈条件下，利用反馈网络能够实现各种数学运算。基本运算电路包括：比例、加减、积分、微分、对数、指数基本运算电路分析要点:虚短(虚地)和虚断的应用.*R2=R1//RF由于“虚断”，i+=0，u+=0；由于“虚短”，u-=u+=0——“虚地”由iI=iF，得反相输入端“虚地”，电路的输入电阻为Rif=R1图7.1.11.基本电路一、反相比例运算电路引入深度电压并联负反馈，电路的输出电阻为R0f=0(动画avi8-1.avi)7.1.2比例运算电路2

5、.T型网络反相比例运算电路图7.1.2T型网络反相比例运算电路电阻R2、R3和R4构成T形网络电路节点N的电流方程为i4=i2+i3输出电压u0=-i2R2–i4R4所以将各电流代入上式二、同相比例运算电路*R2=R1//RF根据“虚短”和“虚断”的特点，可知i+=i-=0；又u-=u+=uＩ得：由于该电路为电压串联负反馈，所以输入电阻很高。图7.1.3uＩRif=Ri(1+AodF)当图7.2.3RF=0或R1=时，如下图7.2.4所示三、电压跟随器Auf=1u0=uI集成电压跟随器性能优良，常用型号AD9620计算

6、方法小结1.列出关键结点的电流方程，如N点和P点。2.根据虚短(地)、虚断的原则，列方程进行整理求解。7.1.3加减运算电路一、求和运算电路。1.反相求和运算电路由于“虚断”，i-=0所以：i1+i2+i3=iF又因“虚地”，u-=0所以：当R1=R2=R3=R时，图7.1.72同相求和运算电路由于“虚断”，i+=0，所以：解得：其中：由于“虚短”，u+=u-图7.1.9建议：电路设计时采用反相比例运算电路。二、加减运算电路利用叠加原理求解图(a)为反相求和运算电路图(b)为同相求和运算电路若电路只有二个输入，且参数对称

7、，电路如图7.2.12上式则为图7.2.12差分比例运算电路电路实现了对输入差模信号的比例运算若R1//R2//Rf＝R3//R4//R5改进电路图：高输入电阻差分比例运算电路若R1=RF2，R3=RF1例：用集成运放实现以下运算关系解：比较得：选RF1=20k，得：R1=100k，R3=15.4k；选RF2=100k，得：R4=100k，R2=10k。7.1.4积分运算电路和微分运算电路一、积分运算电路由于“虚地”，u-=0，故uO=-uC由于“虚断”，iI=iC，故uI=iIR=iCR得：τ=RC——积分

8、时间常数图7.1.16(动画avi12-1.avi)积分电路的输入、输出波形(一)输入电压为阶跃信号t0t1tuIOtuOOUI当t≤t0时，uI=0，uO=0；当t0t1时，uI=0，uo保持t=t1时的输出电压值不变。即输出电压随时间而向负方向直线增长。问题：如输入波形为方