模电课件_电子科大李朝海7.pdf

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1、第七章信号的运算和处理§7.1集成运放组成的运算电路（重点）§7.1集成运放组成的运算电路一、概述1.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。2.集成运放的线性工作区:uO＝Aod(uP－uN)电路特征：引入电压负反馈。无源网络因为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§7.1集成运放组成的运算电路一、概述3.研究的问题（1）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、

2、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。4、学习运算电路的基本要求（1）识别电路；（2）掌握输出电压和输入电压运算关系式的求解方法。§7.1集成运放组成的运算电路二、比例运算电路1.反相比例运算电路+_iN=iP=0，uN=uP=0－－虚地uIR在节点N：i=i=u=−iR=−f⋅uFROFfIRR电路引入了哪种组态的负反馈？电压并联负反馈�输入输出电阻：uI补偿电阻R'R==RiiR保证输入级差分电路的对称性R=0o§7.1集成运放组成的运算电路二、比例运算电路1.反相比例运算电路ui

3、=0uo=0补偿电阻R'的选择：应使运放两个输入端对地的直流电阻相等，即：RP=RN使实际运放偏置电流在两个输入端产生的电压相同，从而可消除偏置电流及其温漂的差模输出。'保证ui=0时，uo=0故：补偿电阻R=R//Rf�若要Ri＝100kΩ，比例系数为－100，Rf＝？R'＝？Rf太大，噪声大。如何利用相对小的电阻获得－100的比例系数？§7.1集成运放组成的运算电路二、比例运算电路�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。uRI2i=i=u=−⋅u21MIRR11uu=u−(i+i)Ri=−MOM2343R3R+RR∥

4、R2424u=−(1+)⋅uOIRR13若要求R=100kΩ，则R=？i1若比例系数为−100，R=R=100kΩ，则R=？243§7.1集成运放组成的运算电路二、比例运算电路u=u=uNPI2、同相比例运算电路uu−uNoN=RRfRfu=(1+)⋅uOIR1)电路引入了哪种组态的负反馈？电压串联负反馈2)输入、输出电阻为多少？输入电阻：∞；输出电阻为03)电阻R'＝？R'=R//Rf•共模抑制比KCMR≠∞时会影响运算精度吗？为什么？会，有共模输出§7.1集成运放组成的运算电路Rf二、比例运算电路RfR1可以推广到：uo=(1+)u+uoR1u+3、电

5、压跟随器同相输入比例运算电路的特例uO=uN=uP=uI1)Ḟ=?2)R=?R=?故有很好的隔离作用io§7.1集成运放组成的运算电路三、加减运算电路1.反相求和方法一：节点电流法u=u=0NPi=i+i+iFR1R2R3uuuI1I2I3=++RRR123uuuI1I2I3u=−iR=−R(++)OFffRRR123三、加减运算电路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，然后将所有结果相加，即得到所有输入信号同时作用时的输出电压。同理可得Rfu=−⋅uO2I2R2RRfu=−f⋅uuO3=−⋅uI3O1I1RR31RR

6、Rfffu=u+u+u=−⋅u−⋅u−⋅uOO1O2O3I1I2I3RRR123三、加减运算电路R2.同相求和运算电路fRiR∵u=3ui1例：+iR+R−uo23u+RRif3R∴u=(1+)u2oiRRR+R3123R//R=R//R−321f11RR23u=R(+)uofiRRR(R+R)f12231R//R23结论：此种电路形式，在=R×ufiR//RR1f2满足Rp=Rn条件下有：RRffu=u=uioiRR22三、加减运算电路R2.同相求和运算电路fR满足R=R条件，即：xpn−uoRx//Rf=Ry//R1//R2R1u+Ri1Rf2∵uo=

7、(1+)u+ui2RRn=Rx//RfxRu−uu−uuyi1+i2++R=R//R//R∵+=py12RRR12yuui1i2∴u=(+)(R//R//R)+y12RR12此种电路形式，在满足Rf111R=R条件下有：∵(1+)=R(+)=R()pnffRxRfRxRf//Rxui1ui2uu∴u=R(+)i1i2of∴uo=Rf(+)R1R2RR12三、加减运算电路2.同相求和运算电路利用叠加原理求解：令uI2=uI3=0，求uI1单独作用时的输出电压RR∥R∥Rf234u=(1+)⋅⋅uO1I1RR+R∥R∥R1234设R1∥R2∥R3∥R4＝R∥R

8、f同理可得，uI2、uI3单独作用时的uO2、uO3，形式与uO1