《信号运算电路》PPT课件

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1、信号运算电路2021/7/16获得被测参数：和、差、积、积分、平均值、峰值、任意函数实现控制：PID误差补偿：非线性补偿减小干扰影响：共模抑制，跟踪滤波调制解调：乘法运算数字运算和模拟运算模拟运算：快、设备简单数字运算：功能强、精度高信号运算电路的功用灵5.信号运算电路线性运算电路乘除运算电路微积分与PID运算电路特征值运算电路函数运算电路2021/7/165.1线性运算电路5.1.1加法运算电路Ruou－u+∞-++NRfifui1ui2R1Rnini1uini2R2独立作用原理Rui1ui2R2uou+∞-++NRnRpRfR1uinu－202

2、1/7/165.1.2减法运算电路（一）利用加法运算电路实现减法运算5.1线性运算电路ui1ui2uo12021/7/16（二）用单一运算放大器实现减法运算5.1线性运算电路5.1.2减法运算电路Rf/R1=RP/R2=KRRfui1ui2R1uou-u+∞-++NR22021/7/165.1线性运算电路5.1.3加减混合运算电路Rui1ui2R2uou+∞-++NRnRfR1uinu－ui-1ui-2R-1R-mui-mR-2独立作用原理5.1线性运算电路ui1ui2uo15.1.3加减混合运算电路ui1、ui2均可扩展乘除运算电路在参数计算、调

3、制解调、滤波等中具有广泛应用，已集成化.(1)基于对数、指数运算；(2)基于变跨导；(3)基于脉冲宽度、高度调制5.2乘除运算电路uyuxuoxyKxyx,y输入量，K增益V-15.2乘除运算电路5.2.1对数运算电路VDiDR1uiuo∞-++Ni1Is——PN结的反向饱和电流；UT——热电压，；k——玻耳兹曼常数；q——电子的电荷量。小信号时PN结具有对数特性实用电路需要进行失调和温度补偿5.2乘除运算电路5.2.1对数运算电路R1ui∞-++N1URuoiDR65kΩ1MΩ100kΩUCUDR4R3V1R21.5MΩR5i2∞-++N2t°V

4、2RT5.2乘除运算电路5.2.1对数运算电路5.2.2指数运算电路5.2乘除运算电路RfifiVuiuo∞-++N5.2乘除运算电路5.2.2指数运算电路R1ui∞-++N1uoR4200pFR5R3V1R2RTV2∞-++N2t°UR5.2乘除运算电路5.2.2指数运算电路5.2乘除运算电路指数5.2.3基于对数和指数运算的乘法运算电路对数uo3R2R3uo1uo2uoR1u1∞-++N1R2V1R1u2∞-++N2R2V2∞-++N3∞-++N4V3相加5.2乘除运算电路5.2.4基于对数和指数运算的除法运算电路指数uo3R2R3uo1uo2

5、uoR1u1∞-++N1R2V1R1u2∞-++N2R2V2∞-++N3∞-++N4V3R2对数相减对数放大器是单极性的，因此对数乘法器和除法器也是单象限的。可以将输入电压Ux和Uy分别与常数电压UxC和UyC相加后再相乘，实现四象限相乘。5.2乘除运算电路5.2.5四象限乘法运算电路U0.5-1-1ExUy>0U1>0U20.5-1-1N1xyzxyzN3N2U-1-1-1+4oN4--+5.2乘除运算电路5.2.6基于乘法器的除法运算电路UUUoyxKxyxyN2N15.2乘除运算电路5.2.7基于变跨导的乘法运算电路对数－指数式与变跨导式乘法

6、运算电路都依赖有源器件特性，并有一系列近似和干扰因素，精度低。RcR0V1V2V3ux+EcRcuyuoi05.2乘除运算电路5.2.8基于脉冲宽度、高度调制的乘法运算电路脉宽式采样式运算速度慢，难以用于实时检测与控制tOuUxUyUotOuUxUyUo做好语言沟通(1)若干参数的平均值用求和方法求取平均值。(2)某一参数在一定时间变化的平均值采用低通滤波或积分运算电路。5.3特征值运算电路5.3.1平均值运算电路5.3特征值运算电路5.3.2绝对值运算电路做好语言沟通采用精密全波检波电路+us–半波整流器低通滤波器+–i1R4uoR1R2R3VD

7、1VD2+u–i∞-++N1∞-++N2+–uA+–A3R¢必须全波检波电路，不要滤波电容5.3特征值运算电路5.3.2绝对值运算电路UImAURUoNoiNVD1VD4VD3VD25.3特征值运算电路5.3.3峰值运算电路VD1R1VD2uiR2VCuRuo∞-++N1GSD∞-++N2主要要求：(1)充电快(反映变化)；(2)放电慢(保持久)5.3.4最大、最小值选取电路5.3特征值运算电路峰值运算电路:输出由单一变量在一段时间内最大或最小值确定。最大、最小值选取电路：输出由多个变量中最大或最小者确定。uR扩展电路对于输入电压适应范围。VD1R

8、2u1∞-++N1u2u3uRVD3VD2R1R3R4uoVD1R2u1∞-++N1u2u3uRVD3VD2R1R3R4u