模电信号运算和处理

《模电信号运算和处理》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、运算放大器是由直接耦合多级放大电路集成制造的高增益放大器，它是模拟集成电路最重要的品种，广泛应用于各种电子电路之中。第7章信号运算和处理7.1理想集成运算放大器7.2集成运放在信号运算方面的应用7.3集成运放在信号处理方面的应用7.1.1理想运算放大器的条件7.1.2理想运算放大器的分析依据7.1理想集成运算放大器满足下列参数指标的运算放大器可以视为理想运算放大器。1.差模电压放大倍数Aud=，实际上Avd≥80dB即可。2.差模输入电阻rid=，实际上rid比输入端外电路的电阻大2～3个数量级即可。3.

2、输出电阻ro=0，实际上ro比输入端外电路的电阻小1～2个量级即可。4.带宽足够宽。5.共模抑制比足够大。实际上在做一般原理性分析时，产品运算放大器都可以视为理想的。只要实际的运用条件不使运算放大器的某个技术指标明显下降即可。7.3.1理想集成运算放大器的条件2、线性分析依据:（有负反馈或闭环）(u+-u-)·Ad=uoAd=uo=有限值所以：u+=u-虚短7.1.1理想集成运算放大器的分析依据+I-IidR3非线性分析依据（无负反馈或开环）u+>u-时，u0=UOMu+

3、u-uOUOM-UOM7.2.1比例运算电路7.2.2加减法运算电路7.2.3积分和微分运算电路7.2集成运放在信号运算方面的应用根据虚断I+0，故u+0,且IiIf。根据虚短，u+u-0Ii=(ui－u-)/R1ui/R1uo－IfRf=－uiRf/R1电压增益Avf=uo/ui=－Rf/R17.2.1比例运算电路1反相比例运算电路平衡电阻R2=R1

4、

5、Rf用瞬时极性法判断反馈的极性及类型：电压并联负反馈平衡电阻的选取：R2=R1

6、

7、Rf（可提高共模抑制比）特例：反相器令R1=Rfuo=-ui

8、说明+--根据虚短，ui=u+根据虚断，ui=u+u-uo=-IfRf+uiuo(ui/R1)Rf+ui电压增益Auf=uo/ui=1+(Rf/R1)2同相比例运算电路平衡电阻R2=R1

9、

10、Rf判断反馈类型和极性：电压串联负反馈平衡电阻的取值：R2=R1

11、

12、Rf特例：电压跟随器uo=uiRF=0说明R1=∞RF=0且R1=∞+++有分压电阻的同相比例运算电路比例电路应用实例——数据放大器数据放大器常用于数据采集、工业自动化、精密量测等应变、温度等传感器输出的电信号非常小，而共模电压却很大，故要求放大电路有

13、高的开环增益、共模抑制比，较低的失调电压、失调电流、噪声和漂移等。信号输入采用应变仪电阻桥电阻桥的四个臂的电阻相等（典型值350Ω），传感元件上没有信号时，a、b两点电位相同，输出为0，传感元件发生应变时，a、b两点电位不相同，产生输出信号输出电阻桥输出的差模信号最大为30mV，当V=10V时，a、b两点的共模电压却高达5VR4R5R6R7必须采用高精密度电阻，且精确匹配7.2.2加减运算电路反相加法电路同相加法电路减法电路反相加法电路利用叠加原理：设ui1单独作用时，输出为uo1;ui2单独作用时，输出为u

14、o2;由叠加原理有：uo=uo1+uo2平衡电阻R3=R1

15、

16、R2

17、

18、Rf在反相比例运算电路的基础上，增加一个输入支路，就构成了反相输入求和电路，见下图。同相加法电路在同相比例运算电路的基础上，增加一个输入支路，就构成了同相输入求和电路，如图所示。由叠加原理有若R1=R2例：写出uo的表达式减法电路令R1=R2，Rf=R例：求uo的表达式7.2.3积分和微分运算电路1积分运算电路2微分运算电路1积分运算电路对电容，有：例:画出在给定输入波形作用下积分器的输出波形(b)方波输入信号这里要注意当输入信号在某一个时

19、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不能放电，故输出电压保持不变。例：电路如图，已知输入信号的波形如图，画出输出信号的波形，设uo(0)2微分运算电路对电容，有：7.3.1有源滤波器7.3.2电压比较器7.3运放在信号处理方面的应用7.3.1有源滤波器1概述2有源低通滤波器(LPF)3有源高通滤波器(HPF)4有源带通滤波器(BPF)和带阻滤波器(BEF)滤波器的分类滤波器的用途1概述有源滤波器实际上是一种具有特定频率响应的放大器。它是

20、在运算放大器的基础上增加一些R、C等无源元件而构成的。通常有源滤波器分为：低通滤波器（LPF）高通滤波器（HPF）带通滤波器（BPF）带阻滤波器（BEF）它们的幅度频率特性曲线如图所示。滤波器的分类滤波器也可以由无源的电抗性元件或晶体构成，称为无源滤波器或晶体滤波器。滤波器的用途滤波器主要用来滤除信号中无用的频率成分，例如，有一个较低频率的信号，其中包含一些较高频率成分的干扰。滤波过程如图所示。滤波