最新模电第四章课件教学讲义ppt.ppt

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1、模电第四章课件4.1基本运算电路4.1.1比例运算电路4.1.2求和运算电路4.1.3积分和微分运算电路4.1.4对数和反对数运算电路4.1.5非理想运放运算电路的分析(动画4.1.1)4.1.1比例运算电路根据输入信号接法的不同，有三种基本形式：反相输入、同相输入以及差分输入比例电路。经电阻加到集成运放的反相输入端，其同相输入端经电阻接地。通常选择的阻值为1.反相比例运算电路用运放组成求和运算电路,可分别采用反相输入方式与同相输入方式。为了保证集成运放两个输入端对地的电阻平衡，同相输入端电阻的阻值应其输出电压4.1.2求和运算电路1.反相输入求和电路用运放组成求和运算电路,可分别采

2、用反相输入方式与同相输入方式。为了保证集成运放两个输入端对地的电阻平衡，同相输入端电阻的阻值应其输出电压4.1.2求和运算电路1.反相输入求和电路可见，电路的输出电压反映了输入电压、、相加所得的结果(即电路实现了求和运算)。当各电阻的阻值满足关系时，则上式成为反相输入求和电路的实质是利用虚地和虚短的特点，通过各路输入电流相加的方法来实现输入电压信号的相加。例4.1.2电压放大倍数实现同相求和运算。由于不存在虚地现象，集成运放将承受一定的共模输入电压。2.同相输入求和电路由虚短概念，用叠加原理可得多个输入信号之间可同时实现加法和减法运算，实际上可以采用两级反相求和电路。(例4.1.3)

3、3.双端求和运算电路可见，电路的输出电压反映了输入电压、、相加所得的结果(即电路实现了求和运算)。当各电阻的阻值满足关系时，则上式成为反相输入求和电路的实质是利用虚地和虚短的特点，通过各路输入电流相加的方法来实现输入电压信号的相加。例4.1.2电压放大倍数实现同相求和运算。由于不存在虚地现象，集成运放将承受一定的共模输入电压。2.同相输入求和电路由虚短概念，用叠加原理可得多个输入信号之间可同时实现加法和减法运算，实际上可以采用两级反相求和电路。(例4.1.3)3.双端求和运算电路是组成模拟计算机的基本单元，用以实现对微分方程的模拟。也是控制和测量系统中常用的重要单元，利用其充放电过程

4、可以实现延时、定时以及各种波形的产生。4.1.3积分和微分运算电路1.积分电路(1)电路组成输入电压通过电阻加在集成运放的反相输入端，在输出端和运放的反相输入端之间接有电容C。为使集成运放两个输入端对地的电阻平衡，使同相输入端的电阻为式中为电容两端(i=0时)的初始电压，电阻与电容的乘积RC称为积分时间常数(通常用符号表示)，即。例4.1.4(2)积分电路的误差产生积分误差的原因：一方面由于集成运放不是理想特性而引起的。另一方面原因是积分电容引起的。微分是积分的逆运算，将积分电路中和的位置互换，即可组成基本微分电路.微分电路可以实现波形变换，如将矩形波变换为尖脉冲。也可以现移相作用。

5、2.微分电路缺点：当输入信号频率升高时，电容的容抗减小，信噪比大大下降。元件形成滞后环节，和原有的滞后环节共同作用，产生自激振荡，使电路的稳定性变差。为此，常常采用右图实用电路。在正常的工作频率范围内，使、，此时对微分电路的影响很小。但当信号频率高到一定程度时，和的作用使放大倍数降低，从而抑制了高频噪声。同时形成一个超前环节，对相位进行补偿，提高了电路的稳定性。利用半导体PN结的指数型伏安特性，可以实现对数运算。输出电压的幅值不能超过0.7V。由于、对温度敏感，故输出电压温漂是严重的。4.1.4对数和反对数运算电路1.对数运算电路温度补偿电路：2.反对数运算电路为了克服温度变化对输出

6、电压的影响，可采用下图所示电路4.1.5非理想集成运放运算电路的误差分析实际集成运放的低频等效电路：只考虑、为有限值所造成的影响(其它参数按理想情况考虑)1.和的影响，式中，上式对同相比例运算电路也适用。和F越大，比例运算电路的误差越小。说明，如果其它因素可以忽略的话，输出电压的实际值一定小于理想值(指绝对值而言)。、的影响所造成的相对误差,对反相比例运算电路由于反相比例运算电路的共模输入电压几乎等于零，只需讨论它对同相比例运算电路误差的影响。由于共模抑制比是与之比，因此同时考虑也是有限值，而其它参数按理想情况考虑。2.共模抑制比的影响通常、则为了减小同相比例运算电路的误差，应采用共

7、模抑制比大的集成运放。相对误差只考虑输入偏置电流、失调电压、失调电流对误差的影响，其它参数按理想情况考虑。3.、、的影响时，比例运算电路因失调温度漂移所产生的相对误差其中是反相或同相比例运算电路在理想情况下的电压放大倍数，系数。(1)应当取，即集成运放两输入端上呈现的直流电阻相等。前面讨论的各种运算电路都满足这个条件。(2)输入信号的幅值越大，相对误差的值越小。(3)为了提高运算电路的稳定度和精度，应选择、小的集成运放，且电阻、和的阻值应适当取小些。此外，