第七章模拟信号运算电路.ppt

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1、第七章信号的运算电路7.1理想运放7.2比例运算电路7.3求和电路7.4积分和微分电路7.5对数、指数、乘法和除法电路本章重点和考点1.理想运放：“虚短”和“虚断”（线性区）2.比例、求和电路的综合运算。前言电子信息系统的组成信号的提取信号的预处理信号的加工信号的执行电子信息系统示意图直流电源信号的运算（第7章）直流稳压电源（第10章）信号的产生（第9章）信号的处理（第8章）电子应用电路7.1理想运放的两个工作区（复习－预备知识）理想运放工作区：线性区和非线性区一、理想运放在线性工作区+Aod理想运放工作在线性区特点：1.理想运放的差模输入

2、电压等于零即——“虚短”理想运放工作在线性区的条件：电路中有负反馈！2.理想运放的输入电流等于零由于rid=∞，两个输入端均没有电流，即——“虚断”当图7.2.3RF=0或R1=时，如下图7.2.4所示三、电压跟随器Auf=1u0=uI集成电压跟随器性能优良，常用型号AD9620计算方法小结1.列出关键结点的电流方程，如N点和P点。2.根据虚短(地)、虚断的原则，进行整理。二、理想运放的非线性工作区（第8、9章）+UOMuOu+-u-O-UOM理想特性图7.1.2集成运放的电压传输特性理想运放工作在非线性区特点：当u+>u-时，uO=+U

3、OM当u+

4、R4构成T形网络电路节点N的电流方程为i4=i2+i3输出电压u0=-i2R2–i4R4所以将各电流代入上式目的：在高比例系数时，避免R1阻值太小，使输入电阻太小。二、同相比例运算电路*R2=R1//RF根据“虚短”和“虚断”的特点，可知i+=i-=0；又u-=u+=uＩ得：由于该电路为电压串联负反馈，所以输入电阻很高。图7.2.2uＩRif=Ri(1+AodF)*四差分比例运算电路图7.2.4差分比例运算电路在理想条件下，由于“虚断”，i+=i-=0由于“虚短”，u+=u-，所以：电压放大倍数差模输入电阻Rif=2R1五　比例电路应用实例

5、两个放大级。结构对称的A1、A2组成第一级，互相抵消漂移和失调。A3组成差分放大级，将差分输入转换为单端输出。当加入差模信号uI时，若R2=R3，则R1的中点为交流地电位，A1、A2的工作情况将如下页图中所示。图7.2.5三运放数据放大器原理图由同相比例运放的电压放大倍数公式，得则同理所以则第一级电压放大倍数为：改变R1，即可调节放大倍数。A3为差分比例放大电路。当R4=R5，R6=R7时，得第二级的电压放大倍数为所以总的电压放大倍数为在电路参数对称的条件下，差模输入电阻等于两个同相比例电路的输入电阻之和例：在数据放大器中，①R1=2k，

6、R2=R3=1k，R4=R5=2k，R6=R7=100k，求电压放大倍数；②已知集成运放A1、A2的开环放大倍数Aod=105，差模输入电阻Rid=2M，求放大电路的输入电阻。7.3加减运算电路一、求和运算电路。1.反相求和运算电路由于“虚断”，i-=0所以：i1+i2+i3=iF又因“虚地”，u-=0所以：当R1=R2=R3=R时，图7.3.12同相求和运算电路由于“虚断”，i+=0，所以：解得：其中：由于“虚短”，u+=u-图7.3.2例：用集成运放实现以下运算关系解：二、加减运算电路比较得：选RF1=20k，得：R1=100

7、k，R3=15.4k；选RF2=100k，得：R4=100k，R2=10k。7.4积分运算电路和微分运算电路一、积分运算电路由于“虚地”，u-=0，故uO=-uC由于“虚断”，iI=iC，故uI=iIR=iCR得：τ=RC——积分时间常数图7.4.1积分电路的输入、输出波形(一)输入电压为阶跃信号图7.4.2t0t1tuIOtuOOUI当t≤t0时，uI=0，uO=0；当t0t1时，uI=0，uo保持t=t1时的输出电压值不变。即输出电压随时间而向负方向直线增长。(二)输入电压为正弦波tuO

8、O可见，输出电压的相位比输入电压的相位领先90。因此，此时积分电路的作用是移相。tuIOUm图7.4.3二、微分运算电路图7.4.6基本微分电路由于“虚断”，i-=0，故iC