wts第七章模拟信号运算电路.ppt

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1、第七章模拟信号运算电路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对数和指数电路7.6乘法和除法电路7.1理想运放的概念第一节理想运放的概念什么是理想运放理想运放工作在线性区时的特点理想运放工作在非线性区时的特点下页总目录一、什么是理想运放开环差模电压增益Aod=∞差模输入电阻Rid=∞输出电阻ro=0共模抑制比KCMR=∞输入失调电压UIo及其温漂输入失调电流IIo及其温漂输入偏置电流IIB=0-3dB带宽fH=∞等等。所谓理想运放,就是将集成运放的各项技术指标理想化：下页上页首页为零为零下页上页实际的集成运放不可能达到上述

2、理想化的技术指标。但一般情况下，在分析集成运放的应用电路时，将实际的集成运放视为理想运放带来的误差，在工程上是允许的。在分析运放应用电路的工作原理和输入输出关系时，运用理想运放的概念，有利于抓住事物的本质，忽略次要因素，简化分析的过程。首页下页上页在各种不同的应用电路中，集成运放的工作范围可能有两种情况：工作在线性区或工作在非线性区。当工作在线性区时，集成运放的输出电压与其两个输入端的电压之间存在着线性放大关系，即Aod+-u+u-i+i-uO集成运放的电压和电流当工作在非线性区时，集成运放的输出、输入信号之间将不满足关系式：首页i+=i-

3、=0u+=u-二、理想运放工作在线性区时的特点1.理想运放的差模输入电压等于零。2.理想运放的输入电流等于零。uO=Aod（u+-u-）Aod+-u+u-i+i-uO集成运放的电压和电流虚短虚断下页上页首页三、理想运放工作在非线性区时的特点uo≠Aod（u+-u-）uo=+Uopp当u+>u-uo=-Uopp当u+

4、—“虚地”由iI=iF，得反相比例运算电路由于反相输入端“虚地”，电路的输入电阻为Rif=R1当R1＝RF时，Auf=-1——单位增益倒相器图7.2.17.2.2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；输出电阻很高。当RF=0或R1=时，Auf=1——电压跟随器图7.2.27.2.3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

5、=2R1三种比例运算电路之比较反相输入同相输入差分输入电路组成要求R2=R1//RF要求R2=R1//RF要求R1=R1′RF=RF′电压放大倍数uO与uI反相，可大于、小于或等于1uO与uI同相，放大倍数可大于或等于1RifRif=R1不高Rif=无穷高Rif=2R1不高Ro低低低性能特点实现反相比例运算；电压并联负反馈；“虚地”实现同相比例运算；电压串联负反馈；“虚短”但不“虚地”实现差分比例运算(减法)“虚短”但不“虚地”7.2.4比例电路应用实例两个放大级。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

6、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图6.1.7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。R1开路时，得到单位增益。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，R2=R3=1k，R4=R5=2k，R6=R7

7、=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求和电路求和电路的输出量反映多个模拟输入量相加的结果。7.3.1反相输入求和电路由于“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7.3.17.3.2同相输入求和电路由于“虚断”，i+=0，所以：解得：其中：由于“虚短”，u+=u-图7.3.2图7.3.3例7.3.2电路例：用集成运放实现以下运算关系解：比较得：选RF1=20k，得：R1=100

8、k，R3=15.4k；选RF2=100k，得：R4=100k，R2=10k。7.4积分和微分电路7.4.1积分电路由于“虚地”，u-=0，故uO=-uC又由于“虚断”，