模电课件第8章信号运算与处理电路(少学时)

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1、第8章信号的运算与处理电路8.1基本运算电路8.2对数和反对数运算电路8.3有源滤波电路8.4电压比较器本章基本教学要求熟练掌握比例、求和、积分运算电路；掌握电压比较电路的组成、分析方法。正确理解二阶低通滤波电路，一般了解其它运算电路，有源滤波电路的组成和不同滤波电路的特点。本章重点内容由集成运放组成的各种运算电路及其分析计算方法。滤波电路的基础知识及其传递函数的推导方法。求解各种比较电路的阈值电压及画出传输特性曲线的方法。8.1比例运算电路8.2加法运算电路8.3减法运算电路8.4积分和微分运算电路8.1

2、基本运算电路理想集成运算放大器一、理想集成运放的技术参数二、理想集成运放工作在线性区时的特点三、理想集成运放工作在非线性区时的特点满足下列参数指标的运算放大器可以视为理想运算放大器。1.差模电压放大倍数Avd=，实际上Avd≥80dB即可。一、理想集成运放的技术参数2.差模输入电阻Rid=，实际上Rid比输入端外电路的电阻大2～3个量级即可。3.输出电阻Ro=0，实际上Ro比输入端外电路的电阻小1～2个量级即可。4.带宽足够宽。5.共模抑制比足够大。实际上在做一般原理性分析时，产品运算放大器都可以视为理

3、想的。只要实际的运用条件不使运算放大器的某个技术指标明显下降即可。工作在线性区的理想集成运放具有“虚短”和“虚断”的特性，这两个特性对分析线性运用的运放电路十分有用。为了保证线性运用，运放必须在闭环(负反馈）下工作。二、理想集成运放工作在线性区的特点(1)“虚短”由于运放的电压放大倍数很大，一般通用型运算放大器的开环电压放大倍数都在80dB以上。而运放的输出电压是有限的，一般在10V～14V。因此运放的差模输入电压不足1mV，两输入端近似等电位，相当于“短路”。开环电压放大倍数越大，两输入端的电位越接近相等

4、。“虚短”是指在分析运算放大器处于线性状态时，可把两输入端视为等电位，这一特性称为虚假短路，简称虚短。显然不能将两输入端真正短路。(2)虚断由于运放的差模输入电阻很大，一般通用型运算放大器的输入电阻都在1M以上。因此流入运放输入端的电流往往不足1A，远小于输入端外电路的电流。故通常可把运放的两输入端视为开路，且输入电阻越大，两输入端越接近开路。“虚断”是指在分析运放处于线性状态时，可以把两输入端视为等效开路，这一特性称为虚假开路，简称虚断。显然不能将两输入端真正断路。三、理想集成运放工作在非线性区的特点

5、工作在非线性区的理想集成运放也有两个重要特点。1.理想运放的输出电压uO的取值只有两种可能2.理想集成运放的输入电流等于零8.1比例运算电路8.1.1反相比例运算电路8.1.2同相比例运算电路8.1.1反相比例运算电路图8.1反相比例运算电路虚断IiIf电压放大倍数：电路特点：输入、输出电压反相；由于虚地，净输入端无共模信号，因此运算精度高。但输入电阻小，Ri=Vi/Ii=R1。R’称为平衡电阻，R’=R1//Rf；R1=Rf时，电路称为反相器。虚短V+V-且V+V-0（虚地）8.1.2同相比例运算

6、电路根据虚短得V+V-整理得：电路特点：输入、输出电压同相，净输入端有共模信号，因此运算精度略低。但输入电阻∞。当R1=∞，或Rf=0,电路成为电压跟随器。图8.2同相比例运算电路电压放大倍数：V+=Vi电压跟随器的作用:无电压跟随器时,负载上得到的电压为：接电压跟随器时，由于有：ip≈0，vp＝vs根据虚短和虚断有：vo＝vn≈vp＝vs8.1.3差动比例电路图8.5双端输入求差运算电路因为u+=u-，所以整理得：若取Rf/R1=R/R2则有若继续有则即四个电阻相等若R=∞仪用放大器（1）反相求和电路在

7、反相比例运算电路的基础上，增加一个输入支路，就构成了反相求和电路，见图8.3。此时两个输入信号电压产生的电流都流向Rf。所以输出是两输入信号的比例和。图8.3反相求和运算电路8.2加法运算电路（2）同相求和电路在同相比例运算电路的基础上，增加一个输入支路，就构成了同相求和电路，如图8.4所示。图8.4同相求和运算电路因运放具有虚断的特性，对运放同相输入端的电位可用叠加原理求得:RRRRRRvRRRRRRRvRRRRRRRRRRvRRRRRvRRv++++=++++=f12i212221i1211f12i

8、2121i12o])'//()'//()'//()'//([])'//()'//()'//()'//([RvRvRRRRRRRRvRRvRRv+=++=2i21i1fnpfffi22pi11po)())((由此可得出//'////fn21pRRRRRRR==式中+-=vv++++=RRRvRRRRRvRRv)'//()'//()'//()'//(12i2121i12-+=vRRRvof而,i2i1of21n