模拟电子技术 信号的运算和处理.ppt

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1、第七章信号运算与处理电路小结7.1概述7.2基本运算电路7.3模拟乘法器及其应用7.4有源滤波电路运算放大器的两个工作区域（状态）1.运放的电压传输特性设：电源电压±VCC=±10V，运放的Au=104│Ui│≤1mV时，运放处于线性区。Au越大，线性区越小，当Au→∞时，线性区→07.1概述2.理想运放的性能指标开环差模增益（放大倍数）Aod=∞;差摸输入电阻Rid=∞;输出电阻R0=0;共模抑制比KCMR=∞;上限截止频率fH=∞;失调电压、失调电流及其温漂均为零，且无任何内部噪声。实际上，集成运放的技术指标均为有限值，理想化后必然带来分析误差。但是，在一般的工程计算中，这些误差都是允

2、许的。而且，随着新型运放的不断出现，性能指标越来越接近理想，误差也就越来越小。因此，只有在进行误差分析时，才考虑实际运放有限的增益、带宽、共模抑制比、输入电阻和失调因素等所带来的影响。利用集成运放作为放大电路，引入各种不同的反馈，就可以构成具有不同功能的实用电路。在分析各种实用电路时，通常都将集成运放的性能指标理想化，即将其看成为理想运放。为了扩大运放的线性区，给运放电路引入负反馈。集成运放工作在线性区的特征是电路引入负反馈。运放工作在线性区的分析方法：“虚短”（UP=UN）“虚断”（iP=iN=0）3.线性区对于单个的集成运放，通过无源的反馈网络将集成运放的输出端与反相输入端连接起来，就

3、表明电路引入了负反馈。因此，可以通过电路是否引入了负反馈，来判断电路是否工作在线性区。尽管集成运放的应用电路多种多样，但就其工作区域却只有两个。在电路中，它们不是工作在线性区，就是工作在非线性区。4.非线性区（正、负饱和输出状态）运放工作在非线性区的条件：在电路中，若集成运放处于开环状态（即没有引入反馈），或者只引入了正反馈，则表明集成运放工作在非线性区。运放工作在非线性区的两个特点：（1）输出电压uO只有两种可能的情况，分别为±UOM。ifuP>uN，thenuO=+UOMifuP

4、运算电路7.2.2加减运算电路7.2.3积分运算电路与微分运算电路7.2.4对数运算电路与指数运算电路7.2.1比例运算电路一、反相比例运算运算放大器在线性应用时同时存在“虚短”和“虚断”虚断虚地为使两输入端对地直流电阻相等，以保证集成运放输入级差分放大电路的对称性。R2=R1//Rf平衡电阻特点：1.为深度电压并联负反馈，2.输入电阻较小RifRifRif=R13.uIC=0，对KCMR的要求低u+=u-=0虚地二、同相比例运算特点：1.为深度电压串联负反馈，Auf=1+Rf/R12.输入电阻大Rif=3.，对KCMR的要求高uIC=uiu+=u-=uIN节点：电压跟随器理想运放

5、的开环差模增益为无穷大，因而电压跟随器具有比射极输出器好得多的跟随特性。三、差分比例运算电路对于单一信号作用的运算电路，在分析运算关系时，应首先列出关键节点的电流方程，所谓关键节点是指那些与输入电压和输出电压产生关系的节点，如N和P点；然后根据“虚短”和“虚断”的原则，进行整理，即可得输出电压和输入电压的运算关系。如果多个信号作用的运算电路，在分析运算关系时，还可利用叠加原理进行分析。首先分别求出每个输入电压单独作用时的输出电压，然后将它们相加，就是所有信号同时输入时的输出电压，也就得到输出电压与输入电压的运算关系式。因为在运算电路中一般都引入电压负反馈，在理想运放条件下，输出电阻为零，所

6、以可以认为电路的输出为恒压源，带负载后运算关系不变。例一：电路如图所示，已知uO=-55uI，其余参数如图所标注，试求出R5的值。因为在运算电路中一般都引入电压负反馈，在理想运放条件下，输出电阻为零，所以可以认为电路的输出为恒压源，带负载后运算关系不变。例二：试求图示电路输出电压与输入电压的运算关系式。T形网络反相比例运算电路，使用阻值较小的电阻，达到数值较大的比例系数，并且具有较大的输入电阻，是实际应用的需要。一、反相求和运算电路对于多输入的电路除了用上述节点电流法求解运算关系外，还可利用叠加原理，首先分别求出各输入电压单独作用时的输出电压，然后将它们相加，便得到所有信号共同作用时输出电

7、压与输入电压的运算关系。7.2.2加减运算电路二、同相求和运算电路三、加减运算电路思考：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。思考：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。7.2.3积分运算电路和微分运算电路+－uCiC波形变换在实用电路中，为了防止低频信号增益过大，常在电容上并联一个电阻加以限制。一、积分运算电路积