模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)：第七章 信號(hào)的運(yùn)算和處理

第七章信號(hào)的運(yùn)算和處理§7.1集成運(yùn)放組成的運(yùn)算電路§7.2模擬乘法器及其在運(yùn)算電路中的應(yīng)用§7.3有源濾波電路4學(xué)時(shí)本章習(xí)題

7.57.67.107.127.147.19電子信息系統(tǒng)傳感器接收器隔離、濾波、放大運(yùn)算、轉(zhuǎn)換、比較功放執(zhí)行機(jī)構(gòu)第七章

第八章第九章信號(hào)的產(chǎn)生A/D轉(zhuǎn)換電子信息系統(tǒng)的供電電源第十章§7.1

集成運(yùn)放組成的運(yùn)算電路一、概述二、比例運(yùn)算電路三、加減運(yùn)算電路四、積分運(yùn)算電路和微分運(yùn)算電路五、對(duì)數(shù)運(yùn)算電路和指數(shù)運(yùn)算電路本節(jié)知識(shí)點(diǎn)要求：掌握基于集成運(yùn)放的比例（含加減）運(yùn)算電路；理解積分運(yùn)算電路和微分運(yùn)算電路原理；了解對(duì)數(shù)運(yùn)算電路、指數(shù)運(yùn)算電路原理。一、概述uN=uP

……虛短路iN=iP=0……虛斷路1.電路特征：引入負(fù)反饋無(wú)源網(wǎng)絡(luò)集成運(yùn)放線(xiàn)性工作:

uo=Aod(uP-uN)分析方法：“虛短”和“虛斷”是基本出發(fā)點(diǎn)二、比例運(yùn)算電路哪種組態(tài)的負(fù)反饋？1.反相輸入保證輸入級(jí)的對(duì)稱(chēng)性R′=R∥Rf3)為什么？

電壓并聯(lián)2)電路的輸入電阻為多少？Rf

太大，噪聲大。如何利用相對(duì)小的電阻獲得-100的比例系數(shù)？iN

=iP

=0，uN

=uP

=0若要Ri

=100kΩ，比例系數(shù)為-100，Rf

=？T形反饋網(wǎng)絡(luò)2.同相輸入哪種組態(tài)的負(fù)反饋？電壓串聯(lián)輸入電阻為多少？RRf輸入電阻為多少？類(lèi)似電路同相輸入比例運(yùn)算電路的特例：電壓跟隨器哪種組態(tài)的負(fù)反饋？電壓串聯(lián)電壓跟隨器有什么意義？三、加減運(yùn)算電路方法一：節(jié)點(diǎn)電流法1.反相求和方法二：利用疊加原理2.同相求和3.加減運(yùn)算R1∥R2∥Rf=

R3∥R4∥R5實(shí)現(xiàn)差分放大電路討論一：（1）組成哪種基本運(yùn)算電路？（2）在求解第一級(jí)電路的運(yùn)算關(guān)系時(shí)可以不考慮第二級(jí)電路的影響,為什么?討論二：課堂練習(xí)討論三：求解電路

該電路可等效成差分放大電路的哪種接法？與該接法的分立元件電路相比有什么優(yōu)點(diǎn)？1.積分運(yùn)算電路四、積分和微分運(yùn)算電路移相積分運(yùn)算實(shí)現(xiàn)不同的功能線(xiàn)性積分波形變換正弦穩(wěn)態(tài)時(shí)一階有源低通＋－

RR該積分電路有問(wèn)題嗎?uo(t)正弦穩(wěn)態(tài)時(shí)實(shí)用積分電路＋－ui(t)CRRfRp被積分信號(hào)的頻率應(yīng)滿(mǎn)足：＋ui(t)uo(t)CRRfRp-方波變?nèi)遣≧2的作用？2、微分器（反相微分器）uo(t)＋－ui(t)CRpRfiC(t)iRf(t)正弦穩(wěn)態(tài)時(shí)：＋－ui(t)CRp

RfiC(t)iRf(t)uo(t)一階有源高通實(shí)際微分電路:uo(t)＋－ui(t)CRfRRp正弦穩(wěn)態(tài)時(shí)頻率太高失去微分作用被微分信號(hào)的頻率應(yīng)滿(mǎn)足：＋－ui(t)CRfRRpuo(t)積分器和微分器也稱(chēng)為移相器＋－ui(t)CRfRRp＋ui(t)uo(t)CRRfRp-1.對(duì)數(shù)運(yùn)算五、對(duì)數(shù)和指數(shù)運(yùn)算電路集成對(duì)數(shù)運(yùn)算電路熱敏電阻？溫度系數(shù)為正？為負(fù)？2.指數(shù)運(yùn)算電路3.用對(duì)數(shù)，指數(shù)運(yùn)算電路實(shí)現(xiàn)乘法、除法運(yùn)算電路§7.2

模擬乘法器及其在

運(yùn)算電路中的應(yīng)用一、模擬乘法器簡(jiǎn)介二、在運(yùn)算電路中的應(yīng)用本節(jié)知識(shí)點(diǎn)要求：理解模擬乘法器工作原理；了解模擬乘法器在運(yùn)放運(yùn)算電路中的應(yīng)用。模擬乘法器(直接實(shí)現(xiàn)運(yùn)算的電路)一、模擬乘法器簡(jiǎn)介1.變跨導(dǎo)型模擬乘法器的基本原理理想情況下，ri1、ri2、fH為無(wú)窮大，失調(diào)電壓、電流及其溫漂為0，ro為0，ux

、uy

幅值和頻率變化時(shí)k

值不變有單象限、兩象限和四象限之分2.模擬乘法器的符號(hào)及等效電路k二、在運(yùn)算電路中的應(yīng)用2.乘方運(yùn)算1.乘法運(yùn)算若k=+0.1V-1，ui1=ui2=10V，則uo

=10V實(shí)現(xiàn)了對(duì)正弦波信號(hào)二倍頻變換kk3.

除法運(yùn)算集成運(yùn)放必須引入負(fù)反饋！kK和ui2

的極性應(yīng)相同電路中ui、

k的極性是什么？為什么？4.

開(kāi)方運(yùn)算若集成運(yùn)放的負(fù)反饋通路中為某種運(yùn)算電路，則整個(gè)電路實(shí)現(xiàn)其逆運(yùn)算！如何實(shí)現(xiàn)開(kāi)三次方運(yùn)算電路？k清華大學(xué)華成英hchya@討論1)標(biāo)出集成運(yùn)放的“＋”和“－”+_+_清華大學(xué)華成英hchya@討論

R1=R2求解uo=f(ui)=?二極管什么時(shí)候?qū)?？什么時(shí)候截止？在運(yùn)放應(yīng)用電路中開(kāi)關(guān)管的工作狀態(tài)往往決定于輸入信號(hào)或輸出信號(hào)的極性2)求解uo=f(ui)=?ui

<0導(dǎo)通,ui

>0截止§7.3有源濾波電路一、概述二、低通濾波器三、高通、帶通、帶阻濾波器四、狀態(tài)變量型濾波器本節(jié)知識(shí)點(diǎn)要求：初步建立濾波器的概念；理解有源低通濾波電路的工作原理;

了解其它類(lèi)型濾波電路。濾波：使指定頻段的信號(hào)順利通過(guò)，其它頻率的信號(hào)被衰減，用幅頻特性描述濾波特性濾波電路的種類(lèi)低通濾波器（LPF）通帶放大倍數(shù)通帶截止頻率下降速率理想幅頻特性一、概述高通濾波器（HPF）帶通濾波器（BPF）帶阻濾波器（BEF））全通濾波器（APF））理想濾波器的幅頻特性選頻電路抗已知頻率的干擾f-φ轉(zhuǎn)換無(wú)源濾波電路無(wú)源濾波電路:用于高電壓大電流(如直流電源中的濾波電路)但電路性能隨負(fù)載變化

有源濾波電路的濾波參數(shù)可以不隨負(fù)載變化有源濾波電路電壓跟隨器隔離濾波電路與負(fù)載電阻其輸出電壓和電流的大小可以調(diào)節(jié)二、低通濾波器（1）一階電路1.同相輸入幅頻特性（2）簡(jiǎn)單二階LPFC1=C2截止頻率fp

≈0.37foC1=C2（3）壓控電壓源二階

LPF引入正反饋為使fp

=

fo，且在f=

fo

時(shí)，幅頻特性按－40dB/十倍頻下降

f→0，ZC1→∞，正反饋很弱，放大倍數(shù)為通帶放大倍數(shù)

f→∞，ZC2→0

，正反饋不起作用，放大倍數(shù)→0

因而有可能在f=f

0時(shí)放大倍數(shù)等于或大于通帶放大倍數(shù)C1=C2列P、M點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)電流方程，整理可得：2.反相輸入低通濾波器需有電阻構(gòu)成的負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)來(lái)確定通帶放大倍數(shù)三、高通、帶通、帶阻有源濾波器與LPF有對(duì)偶性，將

LPF的電阻和電容互換，就可得

HPF電路1.高通濾波器（HPF）ff2.帶通濾波器（BPF）ffH

＞fLfLfHOOO3.帶阻濾波器（BEF）fH

＜fL四、狀態(tài)變量型濾波器將比例、積分、求和等基本運(yùn)算電路組合，實(shí)現(xiàn)各種濾波功能的電路，稱(chēng)為狀態(tài)變量型濾波器低通環(huán)節(jié)加在負(fù)反饋通路來(lái)實(shí)現(xiàn)高通利用“逆運(yùn)算”方法R2對(duì)A1引入的仍然是負(fù)反饋通帶放大倍數(shù)決定于電阻組成的負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)二階狀態(tài)變量濾波器的組成通帶放大倍數(shù)決定于電阻組成的負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)負(fù)反饋負(fù)反饋運(yùn)算電路與有源濾波器的比較相同之處電路中均引入深度負(fù)反饋，因而集成運(yùn)放均工作在線(xiàn)性區(qū),均有“虛短”和“虛斷”的特點(diǎn)不同之處運(yùn)算電路研究的是時(shí)域問(wèn)題;

有源濾波電路研究