模电-第7章信号的运算与处理电路

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1、第七章信号的运算与处理电路7.1比例电路7.2基本运算电路7.3对数和反对数电路7.4集成模拟乘法器7.5有源滤波器预备知识：集成运放的两种工作状态1.运放的电压传输特性：设：电源电压±VCC=±10V。运放的Aod=104│Ui│≤1mV时，运放处于线性区。Aod越大，线性区越小，当Aod→∞时，线性区→00uoui+10V-10V+Uom-Uom-1mV+1mV线性区非线性区非线性区+10V-10V+Uom-Uom0uoui集成运放理想化条件下两条重要法则理想运放失调和漂移0推论因则因则关于虚短、虚断的说明：相当于运放两

2、输入端“虚短路”。虚短路不能理解为两输入端短接，只是(v–-v+)的值小到了可以忽略不计的程度。实际上，运放正是利用这个极其微小的差值进行电压放大的。同样，虚断路不能理解为输入端开路，只是输入电流小到了可以忽略不计的程度。相当于运放两输入端“虚断路”。实际运放低频工作时特性接近理想化，因此可利用“虚短、虚断”运算法则分析运放应用电路。此时，电路输出只与外部反馈网络参数有关，而不涉及运放内部电路。为了扩大运放的线性区，给运放电路引入负反馈：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-）

3、虚断（ii+=ii-=0）3.线性区4.非线性区（正、负饱和状态）运放工作在非线性区的条件：电路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+10V-10V+Uom-Uom0uoui7.1比例运算电路一.反相比例运算虚地点i1=if（虚断）因为有负反馈，利用虚短和虚断u+=0u－=u+=0（虚地）反馈方式：电压并联负反馈电压放大倍数:输入电阻：输出电阻因因深度电压负反馈，例题1.R1=10k,Rf=20k,ui=-1V。求:uo、Ri。说明R0的作用，R0应为多大？特点：共模输入电压=0（u－=u+=0）

4、缺点：输入电阻小（Ri=R1）R0为平衡电阻(使输入端对地的静态电阻相等):R0=R1//Rf采用T型反馈网络的反相比例电路目的：在高比例系数时，避免R1阻值太小，使输入电阻太小。分析：u+=u-=0（虚短）i1=i2（虚断）二.同相比例运算电路u-=u+=uii1=if（虚断）平衡电阻R=Rf//R1因为有负反馈，利用虚短和虚断反馈方式：电压串联负反馈特点：输入电阻高,输出电阻小。缺点：u-=u+=ui，共模输入等于输入信号，对运放的共模抑制比要求高电压放大倍数:Au=1三.电压跟随器此电路是同相比例运算的特殊情况，输入电阻

5、大，输出电阻小。能真实地将输入信号传给负载而从信号源取流很小在电路中作用与分立元件的射极输出器相同，但是电压跟随性能好。ui=u+=u-=uo因为有负反馈，利用虚短和虚断：特点：uo与ui反相共模输入电压≈0（u－≈u+=0）输入电阻小（Ri≈R1）特点：uo与ui同相共模输入电压≠0（u－≈u+=ui）输入电阻高（Ri≈∞）uu+－A∞+o－uu+fiRf1iR1iuu+－A∞+RiiRuu－+ffoi11同相比例运算电路反相比例运算电路7.2基本运算电路1.反相加法器：若R1=R2=R,平衡电阻R0=R1//R2//Rfi

6、1+i2=if一.加法运算电路虚地特点：1.各路输入电流独立，调节某路的输入电阻不影响其它路输入与输出的比例关系；2.没有共模输入2.同相求和运算：当R1=R2=Rf=R时,同相比例运算:二.减法运算电路1、利用加法器和反相比例器叠加原理2、差动减法器ui1作用ui2作用综合：则有：例1:设计一加减运算电路设计一加减运算电路，使uo=2ui1+5ui2-10ui3解：用双运放实现如果选Rf1=Rf2=100K，且R4=100K则：R1=50KR2=20KR5=10K平衡电阻R3=R1//R2//Rf1=12.5KR6=R4//

7、R5//Rf2=8.3Kui2-+A1Rf1R3uo1R2ui1R1-+A2Rf2R6uoR4ui3R51.积分电路三.积分和微分电路由虚短和虚断得：uu+o∞iiAC+i－R1RCuC＋－＋－＋－考虑积分初始值：反相积分器负反馈tuo0-Uomt<0：uo=0t>0：t<0ui=0t>0ui=直流电压U输入阶跃信号tui0U输出：0uu+o∞iiAC+i－R1RCuC＋－＋－＋－如果ui是直流电压,输出将反相积分，经过一定的时间后输出饱和。tui0tuo0-UomTM积分时间设Uom=15V,ui=+3V,R=10k,C=

8、1F求积到饱和值的时间：tuo0Uomt<0：uo=0t>0：t<0ui=0t>0ui=直流电压-U输入阶跃信号tui0-U输出：0uu+o∞iA+i－R1RCiCCu积分器具有抗干扰作用练习:画出在给定输入波形作用下积分器的输出波形。tuo0初始值积分保持积分限幅-Uom