信号的运算与处理(I)

《信号的运算与处理(I)》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第七章信号的运算和处理7.1概述7.2基本运算电路7.3模拟乘法器及其在运算电路中的应用7.4有源滤波电路重点和难点本章的难点：运算电路运算关系的分析和识别；对数、指数运算电路和有源滤波电路的分析计算。重点:比例、加减、积分运算电路的工作原理和运算关系，利用“虚短”和“虚断”的概念分析这些运算电路输出电压和输入电压的运算关系。（了解微分、对数、指数、乘法、除法运算电路的工作原理及运算关系。了解滤波电路的工作原理及主要性能。）后者是难点，但不是重点。7.1概述7.1.1电子信息系统的示意图接收器、

2、传感器等。通过隔离、阻抗变换、滤波等环节分离出信号并加以放大。转换、比较、运算等。(在时实控制及物理量测量方面,模拟运算具有优越性.)经功率放大送执行机构或经A/D转换送计算机等。信号处理7.1.2理想运放的两个工作区一、理想运放的性能指标6.失调电压、失调电流极其温漂均为零，无内部噪声。运放理想化后出现的分析误差工程上是允许的。理想运放开环时,两输入端之间加无穷小电压,输出电压就会进入非线性区。只有引入负反馈才能使其工作在线性区。iPiNUOM-UOM非线性区线性区非线性区二、集成运放工作在

3、线性区1.特点：2.电路特征：电路引入了负反馈。(是判断电路工作区域的依据)称为“虚短路”。称为“虚断路”。存在:三、集成运放工作在非线性区+-集成运放工作在开环状态(无负反馈)或正反馈时工作在非线性区（1）输出电压有两种情况：当时：时：当（2）因为差模输入电阻无穷大，所以：存在“虚断”与工作在线性状态不同，其静输入电压不为零，取决于电路的输入信号。非线性区电压传输特性+UOM-UOM7.2基本运算电路7.2.1比例运算电路一、反相比例运算电路可见，若要提高输入电阻，又要保持一定的比例系数必须加

4、大R及Rf。Rf太大不现实，可采用小电阻组成的T型网络代替Rf。电路引入深度负反馈，集成运放工作在线性区。（虚断）（N虚地）输入电阻：（N虚地）整理得：1.基本电路“虚地”点静态平衡电阻引入电压并联负反馈2.T型网络反相比例运算电路利用“虚地”和“虚断”概念,有:整理得：iI结论:Ri=R1,当R2、R3、R4不很大时可得到较大的比例系数。（但R3的加入减小了反馈系数。）二、同相比例运算电路引入电压串联负反馈注意：存在“虚短”、“虚断”但不存在“虚地”，有共模输入电压。由“虚断”iR=iF存在：

5、整理得：此种接法Ri高（理想为），Ro低（理想为0）。因存在共模输入，应选高共模抑制比的运放。特例：R=时，uN=uf=uo，则uO=uI称电压跟随器。三、电压跟随器由运放构成的电压跟随器跟随特性好，性能优良。记住电路接法例1：求uo与ui的关系式。N已知R2>>R4,求R1=R2时uo与ui的关系式。因R2>>R4，R2的分流可略，所以：则又：R1=R2所以：比例系数同T型网络反相比例运算电路解：因N点为“虚地”点，所以：例2：电路如图，已知uo=-55uI，求R5的值。解：A1构成同相比

6、例运算电路。A2构成反相比例运算电路。7.2.2加减运算电路一、求和运算电路1.反相求和运算电路N为虚地点。节点N的电流方程：则得：也可用叠加原理进行求解。信号作用于运放的反相端.2.同相求和运算电路其中，信号作用于运放的同相端.节点P的电流方程：注意:无虚地点。其中因所以设RN=R//Rf,RN=RP(满足平衡条件),可推导出:二、加减运算电路只有反相端输入信号作用只有同相端输入信号作用利用叠加原理求解。作用时为反相求和电路作用时为同相求和电路，所有信号同时作用时的输出电压为：差分比例运算电路

7、若电路参数对称,则单运放构成加减运算电路时,电阻的选取及调整不便,因输入信号并联使输入电阻小。利用两级运放来实现加减运算对uI1和uI2输入电阻均很大。例：设计一运算电路，满足关系：解：（采用单个运放实现）取故静态平衡条件：R3//R2//Rf=R1//R4得本例计算出1/R4=0，故R4开路可不画。7.2.3积分运算电路和微分运算电路一、积分运算电路积分、微分互为逆运算，其运算关系可通过电容、电阻作为反馈网络来实现。电容上的电压与电流呈积分关系求解t1到t2之间积分值：uo终值为t2时刻的电压

8、。积分运算电路在不同输入情况下的波形：输入正阶跃信号时输出为反向积分；输入负阶跃信号时输出为正向积分。输入正弦信号时，输出为余弦信号。二、微分运算电路1.基本微分运算电路在基本积分运算电路的基础上R、C互换。存在：电容上的电流与电压呈微分关系输出电压：基本微分电路电路结构简单,存在工作不稳定的弊端。（运放易出现阻塞现象、易自激等）2.实用微分运算电路小电阻，限制输入电流。限制输出电压，防止阻塞。小电容，起相位补偿作用。微分电路输入、输出波形图输出电压与输入电压的变化率成比例3.逆函数型微分运算电