模拟信号运算与处理电路

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1、第六章模拟信号运算与处理电路本章知识点基本运算电路有源滤波器电压比较器2021/8/7第六章模拟信号运算与处理电路集成运算放大器在使用时，总是与外部反馈网络相配合，以实现各种不同的功能：信号运算信号处理信号产生比例、求和、积分与微分、对数和反对数等有源滤波器、电压比较器正弦波振荡电路引入线性负反馈引入非线性负反馈uo=A(u+-u-)2021/8/76.1.1基本运算电路反相比例运算电路uo=Kui电压并联负反馈2021/8/7因为虚断:i+＝0，u+=-i+R2=0又因虚短：u-=u+得:u-=u+=0虚地由于i-=0，有ii=if，即有(ui-u-)/

2、R1=(u--uo)/RF反相比例运算电路电压放大倍数：Auf=uo/ui=-RF/R12021/8/76.1.1基本运算电路Auf=uo/ui=-RF/R1输入电阻Rif=ui/ii=R1输出电阻Rof=0虚地共模输入电压(u++u-)/2=02021/8/76.1.1基本运算电路特点：输入电阻小、虚地、共模电压小是反向比例运放电路的特点。2021/8/76.1.1基本运算电路同相比例运算电路Auf=uo/ui=1＋RF/R1输入电阻Rif=ui/ii=∞输出电阻Rof=0电压跟随器2021/8/76.1.1基本运算电路差分比例运算电路Auf=uoui－

3、ui/=RFR12021/8/7设、，输出电压为：当、时，运放同相输入端的电位为:则可得：2021/8/7当满足条件、时，有:在、共同输入时，输出电压为：差动比例运算电路的电压放大倍数为：差模输入电阻为：2021/8/74.1.2求和运算电路1.反相输入求和电路2021/8/7因集成运放的反相输入端是虚地，所以理想运算放大器有，则有：所以输出电压为：,,2021/8/72.同相输入求和电路2021/8/7运放同相输入端的电压为：其中集成运放虚短，有:根据同相比例运算电路原理，可得：2021/8/73.双端求和运算电路2021/8/7令同相输入端信号、都为

4、零，输出电压为：令反相输入端信号、都为零，输出电压为：由叠加原理，可得：2021/8/76.1.3积分和微分运算电路1.积分电路2021/8/7(1)电路组成集成运放同相输入端的电阻选择:集成运放的反相输入端为虚地:集成运放虚断，则有:故有：可得到：式中，为t=0时积分电容C的初始电压值，电阻与电容的乘积称为积分时间常数。2021/8/7(2)积分电路的误差①集成运放不是理想特性。②积分电容引起。2021/8/72.微分电路2021/8/7由于虚断:集成运放的反相输入端为虚地，有可得输出电压与输入电压对时间的微分成正比。如果输入信号为正弦波:输出电压为20

5、21/8/72021/8/74.1.4对数和反对数运算电路1.对数运算电路2021/8/7由虚地：半导体三极管的关系为：可得:得:2021/8/72021/8/7对、管，有有:可得:因为：，可得：输出电压为：2021/8/72.反对数运算电路可得:所以：2021/8/72021/8/7根据三极管输入伏安特性曲线，可知：设则有：故有:得到：2021/8/76.1.5模拟乘法器的应用2021/8/76.1.5模拟乘法器的应用1.相乘与乘方运算电路2021/8/72021/8/72.相除运算电路2021/8/7设运放是理想的，由运放的虚短、虚断和虚地的概念及乘法

6、器的特性可得：联立以上四式可得：为了保证运算放大器处于负反馈工作状态，必须大于零，而则可正可负。2021/8/72021/8/73.开方和均方根运算电路得：2021/8/72021/8/7均方根运算：对该电压先进行平方，然后在时间上取平均值，再进行开方。2021/8/74.正弦函数发生电路正弦函数用泰勒级数可表示为：第一个、第三个乘法器的增益系数为第二个乘法器的增益系数为运用乘法器和运放的性质不难推导出：2021/8/75.用乘法器实现振幅调制普通振幅调制（调幅）：实现输入高频振荡信号（即载波）的幅度按输入调制信号（包含所欲传输的信息）规律变化的过程。设输

7、入调制信号为单音信号，即：未经调制的高频振荡信号为：（）输出调幅电压为：2021/8/72021/8/72021/8/72021/8/76.用乘法器实现解调调幅波的解调(检波):从调幅波中提取调制（音频）信号的过程。2021/8/7乘法器的输出为：==输出为：实现了解调（即检波）功能。2021/8/74.1.5非理想集成运放运算电路的误差分析2021/8/72021/8/71.和的影响输出电压是：得方程组:解之，可得：2021/8/7(1)对于反相比例运算电路输出电压是:、的影响所造成的相对误差为：定义系数:即有:则相对误差表达式:2021/8/7通常有:

8、则:(2)同理，只要令，可得出在、为有限值条件下同相比例运算电路的