《信号的运算与处理》PPT课件

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1、8.1基本运算电路8.2对数和指数运算电路8.3电压和电流转换电路8.5有源滤波电路8信号的运算与处理电路简述：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：电源电压±VCC=±10V。运放的AVO=104│Ui│≤1mV时，运放处于线性区。AVO越大，线性区越小，当AVO→∞时，线性区→02.理想运算放大器：开环电压放大倍数AV0=∞差模输入电阻Rid=∞输出电阻R0=0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-）虚断（ii+=ii-=0）3.线性区4.非线性区（正、负饱和输出状态）

2、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8.1.1反相输入比例运算电路设运放是理想的，由“虚短”和“虚断”：8.1.2反相输入求和电路在反相比例运算电路的基础上，增加一个输入支路，此时两个输入信号和输出信号关系如何呢？图8.01反相求和运算电路8.1.3同相输入运算电路8.1.4同相输入求和电路在同相比例运算基础上，增加一个输入支路，构成同相求和。图8.02同相求和运算电路因运放虚断特性，对输入端用叠加原理求得:RRRRRRvRRRRRRRvRRRRRRRRRRvRRRRRvRRv++++=++++=f12i212221i1211

3、f12i2121i12o])'//()'//()'//()'//([])'//()'//()'//()'//([RvRvRRRRRRRRvRRvRRv+=++=2i21i1fnpfffi22pi11po)())((由此可得出//'////fn21pRRRRRRR==式中+-=vv++++=RRRvRRRRRvRRv)'//()'//()'//()'//(12i2121i12-+=vRRRvof而,i2i1of21npvvvRRRRR+====时当，8.1.5双端输入求和电路双端输入也称差动输入，双端输入求和运算电路如图8.03所示。其输出电压表达式的推导方法与同相输入运算电路相似。

4、图8.03双端输入求和运算电路当vi1=vi2=0时，用叠加原理分别求出vi3=0和vi4=0时的输出电压vop。当vi3=vi4=0时，分别求出vi1=0，和vi2=0时的von。先求式中Rp=R3//R4//R,Rn=R1//R2//Rf再求于是8.1.6.减法运算电路1、利用加法器vi2-vi1=vi2+(-vi1)反相器（-1）叠加定理（二）减法器2、差动减法器Vi1作用Vi2作用综合：例8.1:求图8.04所示数据放大器的输出表达式，并分析R1的作用。解：vs1和vs2为差模输入信号，为此vo1和vo2也是差模信号，R1的中点为交流零电位。对A3是双端输入放大电路。图8.04数

5、据放大器原理图所以显然调节R1可以改变放大器的增益。产品数据放大器，如AD624等。8.1.6积分运算电路积分运算电路的分析方法与比例电路差不多，反相积分运算电路如图8.05所示。图8.05积分运算电路当输入信号是阶跃直流电压VI时，即图8.05积分运算放大电路（动画8-1）例8.2:画出在给定输入波形作用下积分器的输出波形。(a)阶跃输入信号(b)方波输入信号图8.06积分器的输入和输出波形图8.06给出了在阶跃输入和方波输入下积分器的输出波形。这里要注意当输入信号在某一个时间段等于零时，积分器的输出是不变的，保持前一个时间段的最终数值。因为虚地的原因，积分电阻R两端无电位差，因此C不

6、能放电，故输出电压保持不变。将比例运算和积分运算结合在一起，就组成比例-积分运算电路。uoCFuiR2R1++––++–RFifi1电路的输出电压上式表明：输出电压是对输入电压的比例-积分这种运算器又称PI调节器,常用于控制系统中,以保证自控系统的稳定性和控制精度。改变RF和CF，可调整比例系数和积分时间常数,以满足控制系统的要求。8.1.7微分运算电路微分运算电路如图8.07所示。图8.07微分电路比例-微分运算电路上式表明：输出电压是对输入电压的比例-微分控制系统中，PD调节器在调节过程中起加速作用，即使系统有较快的响应速度和工作稳定性。—PD调节器uoC1uiR2RF++––+

7、+–R1ifiRiC例：图示电路是广泛应用与自动调节系统中的比例－积分－微分电路。试求该电路uo与ui的关系式。uo∞－++△CFuiR1C1R2RFu+=u－=0uo=－(RFif+ifdt)∫1CFif=i1=+C1uiR1duidtuo=－ui+RFC1++C1dt∫〕RFR1duidt1CFuiR1)duidt(〔C1CF=－∫〕RFR11R1CF)duidt〔(++ui+RFC1uidt解：i1iR1iC1if8.2.