测控电路 第5课时 信号运算方法电路.pptx

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1、信号放大电路5.1比例运算放大5.2加法/减法运算5.3对数、指数和乘、除运算5.4常用特征值运算5.5函数型运算电路5.6微分积分运算电路信号运算电路5.1比例运算放大5.2加法/减法运算5.3对数、指数和乘、除运算5.4常用特征值运算5.5函数型运算电路5.6微分积分运算电路5.1.1同相比例放大，虚短、虚断由此可得：增益为：5.1.2反相比例放大闭环电压增益：当Rf=R1时，Kf=-1，电路构成单位增益倒相器，一般用于阻抗匹配和倒相55.1.3差分比例放大uo+∞-+Nui1R1R2R4ui

2、2R3ui1作用时电路的输出uo1ui2作用时电路的输出uo2信号运算电路5.1比例运算放大5.2加法/减法运算5.3对数、指数和乘、除运算5.4常用特征值运算5.5函数型运算电路5.6微分积分运算电路实现输入信号相加，且输入输出同相5.2.1同相加法运算电路5.2.2反相加法电路5.2.3减法运算电路信号运算电路5.1比例运算放大5.2加法/减法运算5.3对数、指数和乘、除运算5.4常用特征值运算5.5函数型运算电路5.6微分积分运算电路5.3.1对数运算电路VDiDR1uiuo∞-++Ni1I

3、s——PN结的反向饱和电流；UT——热电压，；k——玻耳兹曼常数；q——电子的电荷量。小信号时PN结具有对数特性实用电路需要进行失调和温度补偿R1ui∞-++N1URuoiDR65kΩ1MΩ100kΩUCUDR4R3V1R21.5MΩR5i2∞-++N2t°V2RT5.3.1对数运算电路5.3.2指数运算电路指数与对数互为逆运算，在电路结构上也存在对偶性。将反馈回路的非线性器件移到输入端，而反馈环节采用电阻，则可实现指数运算RfifiVuiuo∞-++N具有温度补偿的指数运算电路R1ui∞-++N

4、1uoR4200pFR5R3V1R2RTV2∞-++N2t°UR5.3.2指数运算电路指数对数uo3R2R3uo1uo2uoR1u1∞-++N1R2V1R1u2∞-++N2R2V2∞-++N3∞-++N4V3相加5.3.3基于对数/指数运算的乘法/除法运算电路基于对数和指数运算的乘法运算电路指数uo3R2R3uo1uo2uoR1u1∞-++N1R2V1R1u2∞-++N2R2V2∞-++N3∞-++N4V3R2对数相减基于对数和指数运算的除法运算电路5.3.3基于对数/指数运算的乘法/除法运算电路

5、四象限乘法运算电路5.3.3基于对数/指数运算的乘法/除法运算电路U0.5-1-1ExUy>0U1>0U20.5-1-1N1xyzxyzN3N2U-1-1-1+4oN4--+5.3.4变跨导乘法运算电路对数－指数式与变跨导式乘法运算电路都依赖有源器件特性，并有一系列近似和干扰因素，精度低。RcR0V1V2V3ux+EcRcuyuoi0信号运算电路5.1比例运算放大5.2加法/减法运算5.3对数、指数和乘、除运算5.4常用特征值运算5.5函数型运算电路5.6微分积分运算电路5.4.1绝对值运算电路U

6、OoUiN∞UiUoUNRIoVD1VD3VD2VD4mA5.4.2峰值运算电路峰值检测电路：检测信号某一周期内峰值的电路当输入信号上升大于前次采样信号时，电路工作于采样状态并且跟踪信号当信号下降时，保持采样值输出为一个采样周期内的峰值5.4.3平均值运算电路求若干参数的平均值——求和取平均求参数在一段时间变化内的平均值——时间平均，积分低频信号收高频信号的干扰——低通滤波器参数变化的有效值——取绝对值，在平均（低通滤波）信号运算电路5.1比例运算放大5.2加法/减法运算5.3对数、指数和乘、除运

7、算5.4常用特征值运算5.5函数型运算电路5.6微分积分运算电路5.5函数运算电路R3R2R6-URui+URuoVD2C∞-++NR5R4R1RfVD1VD3VD4VD5VD6ABOABCDA’B’C’D’uoui转折点：由钳位控制，按此计算电阻比斜率：由电阻决定，按此计算电阻值用途：函数运算线性化(1)折线逼近电路(2)反函数运算电路RuiRuo∞-++Nuff(x)-uf=f(uo)-5.5函数运算电路信号运算电路5.1比例运算放大5.2加法/减法运算5.3对数、指数和乘、除运算5.4常用特

8、征值运算5.5函数型运算电路5.6微分积分运算电路5.6.1常用积分电路积分运算电路主要用途：积分运算、滤波、波形发生、控制等干扰参数X+++-WX-WYZ+ZY对象ASAR被调参数调节偏差调节器调节参数额定值引入积分运算后才能消除静差反相积分器/米勒积分器存储在电容器中的初始电荷iCCRuiuo∞-++NR1i1比例积分电路5.6.2常用微分电路引入90°的相位滞后，容易引起自激振荡a)基本微分电路uiRCN∞uo++－微分时间常数TD=RC5.6.3PID运算电路PID控制器是