《集成电路应用》PPT课件.ppt

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1、欢迎大家！7.1求和运算电路7.2积分和微分运算电路7.3对数和指数运算电路7.4模拟乘法器及其应用7.5有源滤波器第7章信号的运算与处理电路[引言]：运算电路是集成运算放大器的基本应用电路，它是集成运放的线性应用。讨论的是模拟信号的加法、减法积分和微分、对数和反对数（指数）、以及乘法和除法运算。为了分析方便，把运放均视为理想器件：（1）开环电压增益Au=;（2）Ri=，R=0;（3）开环带宽BW=;（4）当UP=UN时，Uo=0。没有温漂.7.1概述因此，对于工作在线性区的理想运放应满足：“虚短”：即U+=U-；“虚断”：即I+=I

2、-=0.本章讨论的即是上述“四字法则”灵活、大胆的应用。典型电子信息系统的组成如图7-1所示。图7-1电子信息系统的示意图图7－2速度控制系统电路模型Ao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扩大输入信号的线性范围。7.1.1集成运放的模型模型与传输特性例：若UOM=12V，Ao=106，则

3、Ui

4、<12V时，运放处于线性区。线性放大区图7-3运放模型与传输特性7.1.2工作在线性区的特点理想运放工作在线性区的两个重要法则：ii=0虚断U+=U–虚短uo为有限值，Auo=U+=U–=0“虚短”和“虚断”是分

5、析工作在线性区的理想运放应用电路输出与输入函数关系的基本出发点。图7-4虚断虚断原则示意§7.2基本运算电路7.2.1基本运算电路-求和、积微分电路作用：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。1．反相比例运算电路图7-5反比例电路之一1.反相输入求和电路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，见图12.01。此时两个输入信号电压产生的电流都流向Rf。所以输出是两输入信号的比例和。RP为平

6、衡电阻。图7-6反相求和运算电路2.同相输入求和电路图7-7同相比例电路由虚断虚短原则，有2.同相输入求和电路同相输入求和电路如图7-8所示。因运放具有虚断的特性，对运放同相输入端的电位可用叠加原理得:图7-8同相求和运算电路3.双端输入求和电路双端输入也称差动输入，双端输入求和运算电路如图12.03所示。其输出电压表达式的推导方法与同相输入运算电路相似。图7-9双端输入求和运算电路当ui1=ui2=0时，用叠加原理分别求出ui3和ui4作用时的输出电压uop。再计算当ui3=ui4=0时，分别求出ui1，和ui2作用时的uon。先求uop

7、式中R+=R3//R4//R,R–=R1//R2//Rf再求uon例7-1如图7-14所示为一反相比例运算电路，试证明解析根据虚断概念id≈0，R2接地，故R2上电压为零，即由虚短的概念u+=0，u+=u−=0，反相端u−=0称“虚地”。证:由于，Rf和R4可视为并联，则有，得证例7-2电路如图7-14所示。R1=R2=10KΩ，Rf=R3=100KΩ，RW=10KΩ。(1)写出uo与ui1、ui2的运算关系式；(2)当RW的滑动端在最上端时，若ui1＝10mV，ui2＝20mV，则uo＝？(3)若uo的最大幅值为±14V，输入电压最大值u

8、i1max=10mV，ui2max=20mV，最小值均为0V，则为了保证集成运放工作在线性区，R5的最大值为多少？解(1)A2同相输入端电位(2)将ui1＝10mV，ui2＝20mV代入上式，得uO＝100mV。(3)根据题目所给参数，ui1−ui2的最大值为20mV。若R4为最小值，则为保证集成运放工作在线性区，ui1−ui2=20mV时集成运放的输出电压应为＋14V，写成表达式为R4min≈143Ω;R5max＝RW－R1min≈（10－0.143）≈9.86KΩ解题结论差动输入方式运算电路可以利用本节推导的公式进行，但更有效地方法还是

9、利用虚断虚短原则进行分析。7.2积分和微分运算电路钓鱼岛，全称“钓鱼台群岛”，日本人称其为“尖阁列岛”。7.2.1积分运算电路积分运算电路(integraloperationcircuit)实际上可以将反比例运算电路中反馈电阻换成电容即可构成。它也有求和积分、反相积分、差动积分等形式。积分运算电路的分析方法与比例电路基本相同，反相积分运算电路如图所示。积分运算电路当输入信号是阶跃直流电压UI时，即图7-17积分运算放大电路若求解某一段时间（t1~t2）内积分值，则应考虑到uO的初始值uO（t1），所以输出电压为2.同相积分电路如图7-16(

10、b)所示。利用传递函数来分析计算。3）求和积分器4）差动积分器(R1=R2)(a)求和积分器(b)差动积分器图7-18求和与差动积分电路5)积分电路应用积分运算电路主要用来实现信