[工学]第8章 信号的运算、测量及处理电路

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1、第8章信号的运算、测量及处理电路8.1基本运算电路8.2对数、指数运算电路8.3乘法器及其应用电路8.4信号测量放大电路8.5信号变换电路8.6有源滤波器8.1基本运算电路8.1.1比例运算电路输入电压作为自变量，输出电压作为函数。集成运放工作在线性区，深度负反馈。比例运算电路是最基本的运算电路，是其他各种运算电路的基础。（均为到地电压）1、反相比例运算电路R2=R1//RFi＋=i－=0u＋=u－=0“虚地”由i1=iF，得ri=R1u＋=0ro≈0电阻选择不能过大。补偿电阻：保证集成运放输入级差分放大电

2、路的对称性。（电压并联）（反相）(5)Rf=R1时，uo=－ui，称为反相器。特点：(1)因为ui加在反相输入端，Auf为负值，即uo与ui极性相反。(2)Auf只与外部电阻R1、Rf有关，与运放本身参数无关。(3)

3、Auf

4、可大于1，也可等于1或小于1。(4)因u–=u+=0，所以反相输入端“虚地”。例8.1.1如图所示电路中，已知Rf=10KΩ，R1=5KΩ，ui=4V，试求输出电压uo。解：T形网络反相比例运算电路由于“虚断”，i+=0，u+=0；由于“虚短”，u-=u+=0由i1=i2，得由i2+i

5、4=i3，得求输入电阻输入电阻自举扩展电路ii=i1-i22、同相比例运算电路（电压串联）由i1=iF，得ri=∞ro=0（同相，且uo>ui）R2=R1//RFi+=i-=0；u-=u+=uiAuf=1（同号器）uo=ui电压跟随器Rf=0、R1→特点：(1)因为ui加在同相输入端，Auf为正值，即uo与ui极性相同。(2)Auf只与外部电阻R1、Rf有关。(3)Auf≥1，不能小于1。(4)u–=u+≠0,反相输入端不存在“虚地”现象。(5)R1=∞或Rf=0时，uo=ui，称为电压跟随器。uo=7.

6、5V例：uo+–+–15kRL15k+15V7.5kA例8.1.3电路如图，写出输出电压与输入电压的关系。i+=i-=0；u-=u+由i1=iF，得由i2=i3，得i2i1iFi38.1.2加法运算电路多个输入信号按照不同的比例求和的电路。叠加定理若所有输入信号均作用于集成运放的同一输入端，则实现加法运算。1、反相输入加法运算电路i1+i2+i3=iFi＋=i－=0u＋=u－=0特点：（1）输出电压与输入电压成求和运算关系，输出电压与输入电压相位相反。（2）集成运放的两个输入端电压相等并等于0，反相输

7、入端“虚地”，因此加在集成运放输入端的共模输入电压很小，该电路应用比较广泛。（3）该电路可以很方便地计算增加或减少输入信号个数时的输出电压值，并且，当改变某一输入回路的电阻时，仅仅改变了输出电压和该输入电压之间的比例关系，调解比较方便。例8.1.4求输出电压uo与各输入电压的运算关系。解:uo1=–ui1=－10ui1uo=10ui1－2ui2－5ui32、同相输入加法运算电路i11+i12=iR′i1=iFi＋=i－=0u＋=u－当RP=RN时，（1）输出电压与输入电压成比例求和运算关系，输出电压与输入电

8、压相位相同。（2）集成运放的两个输入端电压相等不等于0，不存在“虚地”现象，该电路存在共模输入电压，因此该电路的应用不如反相求和电路广泛。（3）该电路的RP与各输入回路的电阻都有关，当改变某一输入回路的电阻以达到给定的关系时，其他各路输入电压与输出电压之间的比值也将随之改变。常需要反复调节才能最后确定参数的数值。因此，参数的调整非常麻烦。特点：可得：8.1.3减法运算电路i2=i3i1=iFi＋=i－=0u＋=u－当RP=RN时，i2i3电压放大倍数在电路元件参数对称的条件下，该电路的差模输入电阻为当R1=

9、R2=Rf=R3时，uo=ui2–ui1当R2=R1和R3=Rf时，特点：（1）输出电压与两个与输入电压之差成比例，放大倍数仅取决于Rf、R1、R2、R3的值，与集成运放内部参数无关。（2）运算电路的两个输入端电压相等，不存在“虚地”现象，该电路存在较高的共模输入电压，为了保证运算精度，应当选用共模抑制比高的运算放大器。（3）电路的输入电阻不高，输出电阻很低。（4）电路对元件的对称性要求比较高，否则，计算结果不仅有误差，而且将产生共模电压输出，降低共模抑制比。高输入电阻的差动放大电路因为ii=i+=0，所以

10、输入电阻很高电压放大倍数（1）虚短和虚断；电路分析法求解步骤：（2）对集成运放两个输入端运用KCL定律列写电流方程，并用电位和电阻表示电流；（4）整理成关于ui和uo的表达式。同相端输入信号系数为正，反相端输入信号系数为负。（3）如有未知电位，则对该点再次运用KCL定律列写电流方程，并用电位和电阻表示电流；例:求所示电路输出电压与输入电压的运算关系式。例：R1=10K，R2=10K，R3=5K，R4=5K，R5=