7.2.模拟乘法器及在运算电路中的应用.7.3有源滤波电路.ppt

无源元件：电阻、电容、电感 若滤波电路仅由无源元件组成，则称为无源滤波电路。 有源元件：双极型管、单极型管、集成运放 若滤波电路由无源元件和有源元件共同组成，则称为有源滤波电路。 第7章作业 7.3 7.4 7.5 7.6 7.10（b） * 第七章　信号的运算和处理 模拟电子技术多媒体课件 7.2 模拟乘法器及其在运算电路中的应用 模拟乘法器可用来实现乘、除、乘方和开方运算电路。 在电子系统之中用于进行模拟信号的处理。 7.2.1 模拟乘法器简介 输出电压正比于两个输入电压之积。 uO = kuXuY uX uY uO 图7.2.1 模拟乘法器的符号 乘积系数 k 为正值——同相乘法器； 乘积系数 k 为负值——反相乘法器。 理想模拟乘法器具备的条件： 1. ri1和ri2为无穷大； 2. ro为零； 3. k值不随信号幅值而变化，且不 随频率而变化； 4.当uX或uY为零时uO为零，电路没有失调电压、电流和噪声。 按照允许输入信号的极性，模拟乘法器有单象限、两象限和四象限之分。 图7.2.2 模拟乘法器输入信号的四个象限 ri1 ri2 ro uY uX kuXuY uO 图7.2.3 7.2.2 变跨导型模拟乘法器的原理 一、恒流源式差分放大电路 当电路参数对称时， 所以： 结论：输出电压正比于输入电压 uI1 与恒流源电流 I 的乘积。 输出电压为： 　　设想：使恒流源电流 I 与另一个输入电压 uI2 成正比，则 uO 正比于 uI1 与 uI2 的乘积。 当 uI2 uBE3 时， 二、可控恒流源差分放大电路的乘法特性 uI1可正可负，但uI2必须大于零。故图 7.3.4为两象限模拟乘法器。 图7.2.4 两象限模拟乘法器 三、四象限变跨导型模拟乘法器 公式推导过程略 四、模拟乘法器的性能指标 见教材P353　表7.2.1 问题：如何将双端输出转换为单端输出？ 图7.2.5　双平衡四象限变跨导型模拟乘法器 7.2.3 模拟乘法器在运算电路中的应用 一、乘方运算电路 图7.2.9 N次幂运算电路 uI uO 图7.2.7 平方运算电路 uO1 = k1 ln uI uO2 = k1 k2 Nln uI 取k=1，则N1时，电路实现高次幂运算电路。 利用反函数型运算电路的基本原理，将模拟乘法器放在集成运放的反馈通路中，便可构成除法运算电路。 因为 i1 = i2 ，所以： 则： 二、除法运算电路 图7.2.10 除法运算电路 三、开方运算电路 利用乘方运算电路作为集成运放的反馈通路，就可构成开方运算电路。 图7.2.11电路可能会出现闭锁现象，可用图7.2.12电路处理。 7.3 有源滤波电路　 7.3.1 滤波电路的基础知识 作用：选频。 一、滤波电路的种类 低通滤波器LPF fp f O 通 阻 f fp O 通 阻 fp1 f O 通 通 阻 fp2 f O 通 阻 阻 fp1 fp2 高通滤波器HPF 带通滤波器BPF 带阻滤波器BEF 图7.3.1 理想滤波电路的幅频特性 二、滤波器的幅频特性 低通滤波器的实际幅频特性中，在通带和阻带之间存在着过渡带。 过渡带愈窄，电路的选择性愈好，滤波特性愈理想。 ︱Au︱≈0.707︱Aup︱的频率为通带截止频率fp 分析滤波电路，就是求解电路的频率特性，即求解Au (Aup ) 、 fp和过渡带的斜率 。 输出电压与输入电压之比 为通带放大倍数。 图7.3.2 低通滤波器的实际幅频特性 三、无源滤波电路和有源滤波电路 图 7.3.3 1. 无源低通滤波器： 电压放大倍数为 ——通带截止频率 由对数幅频特性知，具有“低通”的特性。 电路缺点：电压放大倍数低，只有１，且带负载能力差。 解决办法：利用集成运放与 RC 电路组成有源滤波电路。 频率趋于零，电容容抗趋于无穷大。 Aup=1 2. 有源滤波电路 无源滤波电路受负载影响很大，滤波特性较差。 为了提高滤波特性，可使用有源滤波电路。 图7.3.4 有源滤波电路 组成电路时，应选用带宽合适的集成运放。 四、有源滤波电路的传递函数 输出量的象函数与输入量的象函数之比 *U、I、R、C、L的象函数表示方法 7.3.2 低通滤波器 掌握有源滤波电路的组成、特点及分析方法。 一、同相输入低通滤波器 1. 一阶电路 用jω取代s，且令f0=1/(2πRC)，得出电压放大倍数。 f0 称为特征频率 图7.3.5 一阶低通滤波电路 P ——通带电压放大倍数 　　可见：一阶低通有源滤波器与无源低通滤波器的通带截止频率相同；但通带