信号的运算和处理(I)

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1、第七章信号的运算与处理7.1概述一、运放低频等效电路线rid,Aod大，ro小+-二、理想运放模型：各项指标理想化的运放。rid=∝，Aod=∝，ro=0，fH=∝,KCMR=∝,无失调及温漂、噪声。UOM非-UOM非三、工作在线性区的特点和条件电路条件：必须引入深度负反馈，以使uP-uN≈0四、工作在非线性区的特点和条件（1）uO只有两种可能，即电路条件：开环；或引入正反馈7.2基本运算电路一、比例运算电路1.反相比例1）基本电路：运放必在线性区，电路必引入深度负反馈。++-iRiFiN平衡电阻。OP在线性区说明：（1）比例系数Auf=-Rf

2、/R,与运放内部参数无关。（2）当Rf=R时，uO=-uI单位增益反相器。(3)Rif=R,Rof=0(4)∵uP=uN=0,∴uIC=0问题3：为Rif↑→R↑→Rf↑,Rf↑→稳定性差且噪声大。问题2：信号源有内阻。问题1:“-”的意义。“虚地”返回2）T型网络反相比例运算电路i1iNi2i4i3+-+2.同相比例运算电路+++uF+uI’+-平衡限流说明：（1）比例系数Auf=1+Rf/R,与运放内部参数无关。（2）当Rf=0，或R=∝,则Auf=1，电压跟随器。(3)Rif=（1+AF)Ri,Ri=R’+rid+R//Rf≈ridF=R

3、/(R+Rf),A≈Aod,Rof=0(4)∵uP=uN=uI,∴uIC高问题：R’影响结果吗？返回例1.图示电路中，uO=-55uI,求R5=?解：电压负反馈，带负载后，输出关系不变。与已知条件比较，得返回二、加减运算电路实现多个输入信号按各自不同的比例求和或求差的电路。1.求和1）反相求和iN特点：（1）结论与RP=RN成立否无关。(2)调节方便。（3）uIC=0问题：如何实现同相求和？2）同相求和运算电路iPiN电压串联负反馈iP=iN=0特点：（2）若RP=RN，则(1)调节不便。（3）uIC=uN=uP=R/(R+Rf)uO形式上方便

4、，实际不便。(1)(2)(4)若R4→∝,（1）式仍成立，此时若R1//R2//R3=RP=RN,则（2）式亦成立，即R4可省。返回2.加减运算电路电压负反馈问题：是串联还是并联？（2）若RP=RN，(1)调节不便。（3）uIC较高。形式上方便，实际不便。可采用两级反相输入求和实现。返回R’R’R3uI3例2.结论与RP=RN成立与否无关；调节方便；uIC=0.返回例3.用运放设计一个电路，实现uO=10uI1-5uI2-4uI3解：利用加减电路选择Rf=100kΩ,R2//R3//Rf=R1//R4可省掉R4返回差分比例运算电路若电路只有两个

5、输入，且参数对称。例4求电路的输出与输入关系返回三、积分与微分电路1.积分：模计；积分型ADC；波形变换。++-iRiCiN返回用途：（1）延时。R=10kΩ,C=0.05μF,t1=0,uc(0)=03V/ms/ms-3V0.5返回(2)方波→三角波/ms/ms2466-6当0

6、反馈网络属滞后环节，与器件的滞后作用共同作用，易自激。（3）uI↑，可能iRR>>uOMAX，“阻塞”，不能正常工作。1）基本微分返回2）实用微分（1）增：小R1,DZ，解决（3）。（2）增：小C1，相位超前，解决（2），且RC1=R1C。正常范围内：R1<<1/CR<<1/C1(3)当干扰、噪声到来，R1,C1起作用，Af↓→抑噪。解决（1）。返回3）逆函数型微分运算电路积分电路作反馈，可实现其逆函数——微分。++-电压并联负反馈这种方法具有普遍意义。反相微分电路输入、输出波形返回例1.同相积分电路图返回++例2.PID调节器电路返回含有

7、比例、微分、积分运算。当R2=0时，PI调节器；当R1=∞时，PD调节器。四.对数与指数电路1.对数电路：uO∝lnuI1)基本对数∵D的VAR为对数和指数关系，∴有iD=iR存在问题：（1）∵有UT、IS，∴精度受T影响大。（3）uI较大时，二极管方程误差大。（4）只能uI>0，且

8、uo

9、=uD。=uI/R2)改进型为解决（4），可将D反向，有为解决(2)、（3），用三极管为解决（1）、（2)、（3），用集成电路。3）集成对数运算电路T1、T2对管，uo1精度不高，uo精度高。消除了Is对精度的影响；选R5为热敏电阻，抵消UT.uI>0;uo

10、可正可负。2.指数运算电路1).基本指数可见：uI>0;uI=UBE,范围小；uO<0;精度差。2）集成指数T1、T2对管，R3是正温度系数热敏电阻。