[工学]7-信号运算与处理电路

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1、小结7.1运算放大器的两个工作区域7.2基本运算电路7.3模拟乘法器及其应用7.4有源滤波电路教学内容：第7章信号运算与处理电路1.基本运算电路分析2.基本运算电路设计3.模拟乘法器及其应用4.有源滤波电路的结构和选用方法教学重点：第7章信号运算与处理电路7.1运算放大器的两个工作区域（状态）1.运放的电压传输特性设：±UOM=±10V。运放的Au=104Au越大，线性区越小，当Au→∞时，线性区→0│Ui│≤1mV时，运放处于线性区2.理想运算放大器开环电压放大倍数Au=∞差摸输入电阻Rid=

2、∞输出电阻R0=0共模抑制比KCMR＝∞理想运放工作在线性区的条件：电路中有负反馈！运放工作在线性区的分析方法：虚短（U+=U-）虚断（i+=i-=0）3.线性区4.非线性区（正、负饱和输出状态）运放工作在非线性区的条件：电路中开环工作或引入正反馈！运放工作在非线性区的分析方法在下一章讨论7.2基本运算电路7.2.1比例运算电路7.2.2加减运算电路7.2.3积分运算电路与微分运算电路7.2.4对数运算电路与指数运算电路1)反相比例运算虚断虚地平衡电阻:R2=R1//Rf特点：1.为深度电压并联

3、负反馈，Auf=Rf/R12.输入电阻较小RifRif=Ui/Ii=R13.uIC=u+=u-=0,对KCMR的要求低平衡电阻确保两输入端对地直流电阻相等7.2.1比例运算电路2)同相比例运算Auf=1跟随器当R1=，Rf=0时，Rif特点：1.为深度电压串联负反馈，Auf=1+Rf/R12.输入电阻大Rif=3.，对KCMR的要求高uIC=uiu+=u-=uI7.2.2加减运算电路1.加法运算1)反相加法运算平衡电阻:R3=R1//R2//RfiFi1+i2若Rf=R1=R2则uo=

4、(uI1+uI2)平衡电阻:R2//R3//R4=R1//Rf若R2=R3=R4，Rf=2R12)同相加法运算u+则uO=uI1+uI2方法1：利用叠加定理令uI2=0uI1使：令uI1=0uI2使：一般:R1=R1；Rf=Rfuo=uo1+uo2方法2：利用虚短、虚断uo=Rf/R1(uI2uI1)减法运算实际是差分比例2.减法运算7.2.3积分/微分运算电路R2=Rf虚地虚断RfC1=—时间常数1.微分运算uItOuOtO2.积分运算=当uI=UI时，设uC(0)=0时间常数=R1

5、CftuIOtuoO秒=欧姆×法拉例1试求：（1）输入电阻；（2）比例系数。解（1）（2）由图可知i1=i2即uM＝－2uIi1i2又因为i3i4u+=u-=usio=i1=us/R11.输出电流与负载大小无关2.恒压源转换成为恒流源特点：例2:电压—电流转换器1k0.1uF时间常数=R1Cf=0.1ms设uC(0)=0=5VuI/Vt/ms0.10.30.555uO/Vt/ms=5V55例3:利用积分电路将方波变成三角波例4:差分运算电路的设计条件：Rf=10k要求：uo=uI1

6、2uI2R1=5kR2//R3=R1//RfR2=10kR3=5k例5:基本运算电路设计：取：Rf1＝20k，则R1＝50k，R3＝1.54k取：Rf2＝100k，则R2＝10k，R4＝100kA1R3R1Rf1R1´A2R2Rf2R2´R4ui1ui3ui2uo1uo=R1//R3//Rf1=R2//R4//Rf2例6:开关延迟电路电子开关当uO6V时S闭合tuOO6V1msuItO3VtusO3V求得:例7:测量放大器(仪用放大器)1)对共模信号：uO1=uO22)

7、对差模信号：R1中点为交流地则uO=0uo1uo2为保证测量精度,需元件对称性好例7:测量放大器uo1uo2课堂练习1已知：集成运放输出电压的最大幅值为±14VuI/V0.10.51.01.5uO1/VuO2/V－1－5－10－141.15.51114课堂练习2课堂练习37.2.4对数运算电路和指数运算电路1.对数电路2.指数电路1.对数运算电路利用PN结的指数特性实现对数运算BJT的发射结有:也可利用半导体三极管实现对数运算1.对数运算电路利用虚短和虚断，电路有其中，IES是发射结反向饱和电流

8、，uO是ui的对数运算。注意：ui必须大于零，电路的输出电压小于0.7伏2.指数(反对数)运算电路uo=–RFISeui/UT方法一:输入与输出的关系式为:uO是ui的反对数运算(指数运算)用半导体三极管实现反对数运算电路利用虚短和虚断，电路有以上两个电路温漂严重，实际电路都有温度补偿电路2.指数(反对数)运算电路方法二:要求:7.3模拟乘法器及其应用7.3.2模拟乘法器的工作原理7.3.1模拟乘法器简介7.3.3模拟乘法器的应用7.3.1模拟乘法器简介符号和基本特性KXYXYuxuyuouO=