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时间：2020-03-27
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1、第七章信号的运算和处理模拟电子技术基础1第七章信号的运算和处理概述基本运算电路模拟乘法器及其在运算电路中的应用有源滤波电路27.1概述uiuo+UOM-UOMA越大，运放的线性范围越小，必须在输出与输入之间加负反馈才能使其工作于线性区。uiuo+-3理想运放的条件:虚短路电压放大倍数与负载无关虚断路运放工作在线性区的特点:深度负反馈信号的放大、运算有源滤波电路运放线性应用一.理想运放在线形工作区4二.理想运放在非线形工作区集成运放处于开环或只引入正反馈。特点：（1）当u+>u-,uo=+UOM,u+2、UOM;(2)因输入电阻无穷大,故净输入电流为零。+UOM-UOM57.2基本运算电路7.2.1比例运算电路作用：将信号按比例放大。类型：同相比例放大和反相比例放大。方法：引入深度电压并联负反馈或电压串联负反馈。这样输出电压与运放的开环放大倍数无关，与输入电压和反馈系数有关。6i1=iF1.电压放大倍数虚短虚断一、反相比例运算电路结构特点：负反馈引到反相输入端，信号从反相端输入。uoRfRRPuii1iF+-72.电路的输入电阻Ri=R平衡电阻，使输入端对地的静态电阻相等，保证静态时输入级的对称性。RP=R//Rfu3、oRfRRPuii1iF为保证一定的输入电阻，当放大倍数大时，需增大Rf，而大电阻的精度差，因此，在放大倍数较大时，该电路结构不再适用。+-84.共模电压RfRRPuii1iF3.反馈方式电压并联负反馈输出电阻很小！电位为0，虚地+-Rf太大，噪声大。如何利用相对小的电阻获得－100的比例系数？若要Ri＝100kΩ，比例系数为－50，R＝？Rf＝？9i1i2i4i3Mi1=i2虚短虚断uoR2R1RPuiR4R3+-T形反馈网络反相比例运算电路:10该放大电路，在输入电阻、放大倍数较大时，可避免使用大电阻。R3小影响4、反馈深度。+-uoR2R1RPuiR4R311uoRfRRPuii1iF+-uoR2R1RPuiR4R3+-若：Au=-50，Ri=100kΩ，则：R=100kΩ，Rf=5MΩ若：Au=-50，Ri=100kΩ，则：R1=100kΩ，取R2=R4=100kΩ，R3=2.08kΩ讨论：12u-=u+=ui反馈方式：电压串联负反馈。输入电阻高。虚短虚断结构特点：负反馈引到反相输入端，信号从同相端输入。二、同相比例运算电路RfRRPuiuo+-13同相比例电路的特点：3.共模输入电压为ui，因此对运放的共模抑制比要求高。15、.由于电压负反馈的作用，输出电阻小，可认为是0，因此带负载能力强。2.由于串联负反馈的作用，输入电阻大。14结构特点：输出电压全部引到反相输入端，信号从同相端输入。电压跟随器是同相比例运算放大器的特例。_++RfRRPuiuo+-此电路是电压串联负反馈，输入电阻大，输出电阻小，在电路中作用与分立元件的射极输出器相同，但是电压跟随性能好。三、电压跟随器uiuo+-15例已知，试求出R5值。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。解R5=500k若uI与地接反：16作用：将若干个输入信号之和或之差按6、比例放大。类型：同相求和和反相求和。方法：引入深度电压并联负反馈或电压串联负反馈。这样输出电压与运放的开环放大倍数无关，与输入电压和反馈系数有关。7.2.2加减运算电路17一、反相求和运算i2iFi1调节反相求和电路的某一路信号的输入电阻，不影响输入电压和输出电压的比例关系，调节方便。R2RfR1ui2uoRPui1+-18此电路如果以u+为输入，则输出为：二、同相求和运算u+与uI1和uI2、uI3的关系如何？1920虚短虚断三、单运放的加减运算电路或:若:R2RfR1ui2uoui1R4ui4ui3R3R5+-叠7、加定理:21差动放大器放大了两个信号的差，但是它的输入电阻不高（=2R1）,这是由于反相输入造成的。单运放的加减运算电路的特例：差动放大器或：R2R1R1ui2uoR2ui1+-22例：设计一个加减运算电路，Rf=240k，使uo=10ui1+8ui2-20ui3解:(1)画电路。系数为负的信号从反相端输入，系数为正的信号从同相端输入。R3Rfui1uoR2R1ui2R4ui3+-23(2)求各电阻值。uo=10ui1+8ui2-20ui3R3Rfui1uoR2R1ui2R4ui3单运放的加减运算电路:优点：元件少8、，成本低。缺点：要求RP=RN，阻值的调整计算不方便。改进：采用双运放电路。+-24四、双运放的加减运算电路uo1Rf1ui1R1ui2R2R3+-R4Rf2uoui3R5R6+-uo=10ui1+8ui2-20ui325五、三运放电路uoR1R1R2R2uo2RRRWui1ui2uo1ab+-+-+-26uo2RRRWui1ui2uo1ab+
2、UOM;(2)因输入电阻无穷大,故净输入电流为零。+UOM-UOM57.2基本运算电路7.2.1比例运算电路作用：将信号按比例放大。类型：同相比例放大和反相比例放大。方法：引入深度电压并联负反馈或电压串联负反馈。这样输出电压与运放的开环放大倍数无关，与输入电压和反馈系数有关。6i1=iF1.电压放大倍数虚短虚断一、反相比例运算电路结构特点：负反馈引到反相输入端，信号从反相端输入。uoRfRRPuii1iF+-72.电路的输入电阻Ri=R平衡电阻，使输入端对地的静态电阻相等，保证静态时输入级的对称性。RP=R//Rfu
3、oRfRRPuii1iF为保证一定的输入电阻，当放大倍数大时，需增大Rf，而大电阻的精度差，因此，在放大倍数较大时，该电路结构不再适用。+-84.共模电压RfRRPuii1iF3.反馈方式电压并联负反馈输出电阻很小！电位为0，虚地+-Rf太大，噪声大。如何利用相对小的电阻获得－100的比例系数？若要Ri＝100kΩ，比例系数为－50，R＝？Rf＝？9i1i2i4i3Mi1=i2虚短虚断uoR2R1RPuiR4R3+-T形反馈网络反相比例运算电路:10该放大电路，在输入电阻、放大倍数较大时，可避免使用大电阻。R3小影响
4、反馈深度。+-uoR2R1RPuiR4R311uoRfRRPuii1iF+-uoR2R1RPuiR4R3+-若：Au=-50，Ri=100kΩ，则：R=100kΩ，Rf=5MΩ若：Au=-50，Ri=100kΩ，则：R1=100kΩ，取R2=R4=100kΩ，R3=2.08kΩ讨论：12u-=u+=ui反馈方式：电压串联负反馈。输入电阻高。虚短虚断结构特点：负反馈引到反相输入端，信号从同相端输入。二、同相比例运算电路RfRRPuiuo+-13同相比例电路的特点：3.共模输入电压为ui，因此对运放的共模抑制比要求高。1
5、.由于电压负反馈的作用，输出电阻小，可认为是0，因此带负载能力强。2.由于串联负反馈的作用，输入电阻大。14结构特点：输出电压全部引到反相输入端，信号从同相端输入。电压跟随器是同相比例运算放大器的特例。_++RfRRPuiuo+-此电路是电压串联负反馈，输入电阻大，输出电阻小，在电路中作用与分立元件的射极输出器相同，但是电压跟随性能好。三、电压跟随器uiuo+-15例已知，试求出R5值。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。解R5=500k若uI与地接反：16作用：将若干个输入信号之和或之差按
6、比例放大。类型：同相求和和反相求和。方法：引入深度电压并联负反馈或电压串联负反馈。这样输出电压与运放的开环放大倍数无关，与输入电压和反馈系数有关。7.2.2加减运算电路17一、反相求和运算i2iFi1调节反相求和电路的某一路信号的输入电阻，不影响输入电压和输出电压的比例关系，调节方便。R2RfR1ui2uoRPui1+-18此电路如果以u+为输入，则输出为：二、同相求和运算u+与uI1和uI2、uI3的关系如何？1920虚短虚断三、单运放的加减运算电路或:若:R2RfR1ui2uoui1R4ui4ui3R3R5+-叠
7、加定理:21差动放大器放大了两个信号的差，但是它的输入电阻不高（=2R1）,这是由于反相输入造成的。单运放的加减运算电路的特例：差动放大器或：R2R1R1ui2uoR2ui1+-22例：设计一个加减运算电路，Rf=240k，使uo=10ui1+8ui2-20ui3解:(1)画电路。系数为负的信号从反相端输入，系数为正的信号从同相端输入。R3Rfui1uoR2R1ui2R4ui3+-23(2)求各电阻值。uo=10ui1+8ui2-20ui3R3Rfui1uoR2R1ui2R4ui3单运放的加减运算电路:优点：元件少
8、，成本低。缺点：要求RP=RN，阻值的调整计算不方便。改进：采用双运放电路。+-24四、双运放的加减运算电路uo1Rf1ui1R1ui2R2R3+-R4Rf2uoui3R5R6+-uo=10ui1+8ui2-20ui325五、三运放电路uoR1R1R2R2uo2RRRWui1ui2uo1ab+-+-+-26uo2RRRWui1ui2uo1ab+
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