清华模电数电课件第18讲信号的运算

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1、第十八讲信号的运算一、概述二、比例运算电路三、加减运算电路四、积分运算电路和微分运算电路一、概述1.电子系统简介传感器接收器隔离、滤波放大、阻抗变换运算、转换、比较功率放大第七章第八章第九章信号的产生电子信息系统的供电电源第十章2.理想运放的参数特点Aod、rid、fH均为无穷大，ro、失调电压及其温漂、失调电流及其温漂、噪声均为0。因为uO为有限值，Aod＝∞，所以uN－uP＝0，即uN＝uP…………虚短路因为rid＝∞，所以iN＝iP＝0………虚断路电路特征：引入电压负反馈。无源网络3.集成运放的线

2、性工作区uO＝Aod(uP－uN)4.研究的问题（1）什么是运算电路：运算电路的输出电压是输入电压某种运算的结果，如加、减、乘、除、乘方、开方、积分、微分、对数、指数等。（2）描述方法：运算关系式uO＝f(uI)（3）分析方法：“虚短”和“虚断”是基本出发点。（1）识别电路。（2）求解运算关系式。5、学习运算电路的基本要求二、比例运算电路1.反相输入电路引入了哪种组态的负反馈？电路的输入电阻为多少？3)R’＝？为什么？4)若要Ri＝100kΩ，比例系数为－100，R＝？Rf＝？Rf太大，噪声大。如何利用

3、相对小的电阻获得－100的比例系数？+_iN=iP=0，uN=uP=0－－虚地在节点N：T形反馈网络反相比例运算电路利用R4中有较大电流来获得较大数值的比例系数。运算关系的分析方法：节点电流法2.同相输入同相输入比例运算电路的特例：电压跟随器讨论一：电路如图所示，已知uO=-55uI，参数如图所示。试求出R5的值；并说明若uI与地接反，则输出电压与输入电压的关系将产生什么变化。三、加减运算电路1.反相求和方法一：节点电流法1.反相求和方法二：利用叠加原理首先求解每个输入信号单独作用时的输出电压，然后将所

4、有结果相加，即得到所有输入信号同时作用时的输出电压。2.同相求和设R1∥R2∥R3∥R4＝R∥Rf利用叠加原理求解：令uI2=uI3=0，求uI1单独作用时的输出电压在求解运算电路时，应选择合适的方法，使运算结果简单明了，易于计算。同理可得，uI2、uI3单独作用时的uO2、uO3，形式与uO1相同，uO=uO1+uO2+uO3。物理意义清楚，计算麻烦！2.同相求和设R1∥R2∥R3∥R4＝R∥Rf与反相求和运算电路的结果差一负号必不可少吗？3.加减运算利用求和运算电路的分析结果设R1∥R2∥Rf＝R3

5、∥R4∥R5实现了差分放大电路讨论二：设计一个运算电路，要求输出电压和输入电压的运算关系式为uO=10uI1-5uI2-4uI3四、积分运算电路和微分运算电路1.积分运算电路移相利用积分运算的基本关系实现不同的功能1)输入为阶跃信号时的输出电压波形？2)输入为方波时的输出电压波形？3)输入为正弦波时的输出电压波形？线性积分波形变换2.微分运算电路