第6章+信号处理电路

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1、模拟电子学基础第6章信号处理电路这一章，我们要做什么？经过前面五章的学习，我们已经基本掌握了模拟电子学的入门知识，本章的内容就是如何运用这些知识去分析、掌握一些实际应用电路2012-2-29模拟电子学基础2电子信息系统传感器隔离、滤运算、转功放执行机构接收器波、放大换、比较电子信息系统的供电电源2012-2-29模拟电子学基础3运算电路两个基本放大电路加减运算微分与积分运算对数和指数运算乘法器2012-2-29模拟电子学基础4两个基本放大电路同相放大器反相放大器RR2fvivoR1vivoR1RfR2RRffvv(1)vvoioiRR11可以虚短路、

2、虚开路原则得到上述放大器的输入输出电压关系2012-2-29模拟电子学基础5基本放大电路的深度负反馈条件根据第5章的讨论，同相放大器是电压串联负反馈电路，它满足深度负反馈的条件是：AAR//Rr()RRRr//vfv01fid1fLo同样，反相放大器是电压并联负反馈电路，它满足深度负反馈的条件是：A1RrR//Rrv0fidfLo上述条件中A、r、r分别是运放的开环电压增益、差v0ido分输入电阻以及输出电阻。2012-2-29模拟电子学基础6R2RfvivoR1vivoR1RfR2电阻R的补偿作用：保证集成运放输入端的差分放

3、大电2路的对称性，从而使得集成运放的输入失调及其温度漂移得以补偿由于要求输入接地（同时输出亦为零）时运放两个输入端对称，所以有R=R//R21f在要求不高的电路中，可以将此电阻省略2012-2-29模拟电子学基础7基本放大器的特点与应用同相放大器的输出与输入相位相同，反相放大器的输出与输入相位相反反馈网络由电阻构成。在满足深度负反馈条件下，放大倍数仅由反馈网络确定经常用来构成信号放大电路2012-2-29模拟电子学基础8实际应用中需考虑的其他因素实际应用时，除了必须满足前面已经提出的深度负反馈条件外，还要根据被放大信号的实际情况，分别考虑以下因素：

4、放大器的频率特性。根据增益带宽积为恒值的原理，根据实际信号的最高频率选择合适的运放放大器的输出动态范围。与运放的电源电压以及运放可能达到的输出摆幅有关，需根据实际需要选择放大器的压摆率。在输出幅度较大时，必须考虑此项指标，此指标必须大于输出信号的最大斜率放大器的输入失调与失调温漂。在精密放大的场合，需要考虑运放的这些参数其他与实际需求相关的指标，例如放大器的噪声、输出电流能力等等2012-2-29模拟电子学基础9例设计一个放大器，要求将电压峰值为50mV、最高频率为22kHz的输入信号放大100倍。解：首先确定运放的指标要求如下：1、根据信号最高频

5、率为22kHz和放大100倍的要求，确定运放的增益带宽积必须大于2.2MHz。2、根据输入信号电压峰值和放大倍数要求，确定输出信号的幅度为5V，所以运放的输出动态范围必须大于±5V。3、由于输出幅度为5V，最高频率为22kHz，所以输出信号的最大变化斜率为2×5×22000＝0.69V/s，要求运放的压摆率不小于上述数值。其余指标还可根据实际情况确定，此处从略。2012-2-29模拟电子学基础10根据上述要求，若从第4章介绍的集成运放中挑选，LF356可以满足要求。下面确定电路形式以及参数。假设选定反相放大器形式，电路如下图：RfR1vivoR2LF35

6、6的输出电压摆幅大约比电源电压小2~3V，所以运放的工作电压必须大于±8V，例如可以选择±9V。2012-2-29模拟电子学基础11根据深度负反馈的要求，RrRrA,,1fidfov0LF356的输入为JFET结构，具有极高的输入电阻，为1012；其输出电阻在100倍电压增益、22kHz时大约为10；其开环电压增益在任何情况下保证大于15000>>1，满足要求。根据上述参数，R的选择可以有很大的范围，例如可以选择fR=100kfRf选定Rf后，根据放大倍数Av100，可以确定R1R=1k。同时确定R=R//R≈1k。121f20

7、12-2-29模拟电子学基础12由基本放大器发展成其他电路基本放大器的反馈网络由电阻构成可以用一个网络取代基本放大器反馈网络中的电阻。在满足深度负反馈条件下，虚短路、虚开路分析原则仍然成立若该网络的网络阻抗已知，则基本放大器的输入和输出关系式仍然成立，只要将其中的电阻改为相应的网络阻抗即可。即有ZZff同相放大器：vv(1)反相放大器：vvoioiZZ11可以由上述原理发展出许多基于运放的应用电路2012-2-29模拟电子学基础13电压跟随器令同相放大器中的R=0，即运放的输出直接与反相端连f接，v=v，电路成为一个电压跟随器oi由于此时

8、R可以取任意值，所以通常将其开路1极高的输入阻抗、