第八单元 信号的运算与处理电路.pptVIP

8.0 理想运放及运放工作的两个区域 8.0.1 理想运算放大器 理想运放可以理解为实际运放的理想化模型。 就是将集成运放的各项技术指标理想化，得到一个 理想的运算放大器。即： （1）开环差模电压放大倍数Aod=∞； （2）差模输入电阻rid=∞； （3）输出电阻rod=0； （4）输入失调电压UIO=0，输入失调电流IIO=0；输入失调电压的温漂dUIO/dT=0，输入失调电流的温漂dIIO/dT=0； （5）共模抑制比KCMR=∞； （6）输入偏置电流IIB=0； （7）-3dB带宽fh=∞； （8）无干扰、噪声。 ? 8.0.2 集成运放的两个工作区 1． 运放工作在线性工作区时的特点 在集成运放应用电路中，运放的工作范围有 两种情况：工作在线性区或工作在非线性区。 线性工作区是指输出电压uo与输入电压ui成正 比时的输入电压范围。在线性工作区，集成运放 uo与ui之间关系可表示为： 对于理想运放，Aod=∞；而uo为有限值，工作在线 性区时，有：u+-u-≈0，即： ? u+≈ u- 这一特性称为理想运放输入端的“虚短”。“虚短”和 “短路”是截然不同的两个概念，“虚短”的两点之 间，仍然有电压，只是电压十分微小；而“短路”的 两点之间，电压为零。 “虚短”的概念源于Aod=∞，因为VI=u+-u-=Vo/ Aod =0 由于理想运放的输入电阻rid=ric=∞，而加到运放 输入端的电压u+-u-有限，所以运放两个输入端的 电流： i+=i-≈0 这一特性称为理想运放输入端的“虚断”。 2.运放工作在非线性工作区时的特点 结论： 1、在非线性工作区，运放的输入信号超出了线性放大的范围，输出电压不再随输入电压线性变化，而是达到饱和，输出电压为正向饱和压降UOH（正向最大输出电压）或负向饱和压降UOL（负向最大输出电压），如图6.1所示。 理想运放工作在非线性区时，由于rid=ric=∞，而输入 电压总是有限值，所以不论输入电压是差模信号还是 共模信号，两个输入端的电流均为无穷小，即仍满足 “虚断”条件： i+=i-≈0 为使运放工作在非线性区，一般使运放工作在开环状 态，也可外加正反馈，或输出与反相端之间接有稳压 管。 此时不能应用“虚短”， 8.5.1 基本概念及初步定义 1. 基本概念 滤波器：是一种能使有用频率信号通过而同时抑制或衰减无 用频率信号的电子装置。 有源滤波器：由有源器件构成的滤波器。 滤波电路 滤波电路传递函数定义 时，有 其中 —— 模，幅频响应 —— 相位角，相频响应 时延响应为 2. 分类 低通（LPF） 希望抑制50Hz的干扰信号，应选用哪种类型的滤波电路？ 高通（HPF） 带通（BPF） 带阻（BEF） 全通（APF） 放大音频信号，应选用哪种类型的滤波电路？ 通带：能够通过的信号频率范围。 阻带：受阻或衰减的信号频率范围。 截止频率：通带和阻带的界限频率。 8.5.2 一阶有源滤波电路 1. 低通滤波电路 传递函数 其中 特征角频率 故，幅频相应为 8.5.2 一阶有源滤波电路 2. 高通滤波电路 可由低通和高通串联得到 必须满足 3. 带通滤波电路 低通特征角频率 高通特征角频率 8.5.2 一阶有源滤波电路 4. 带阻滤波电路 可由低通和高通并联得到 必须满足 一阶有源滤波电路通带外衰减速率慢（-20dB/十倍频程），与理想情况相差较远。一般用在对滤波要求不高的场合。 8.5.3 二阶有源滤波电路 1. 压控电压源低通滤波电路 压控电压源电路（VCVS） 对于滤波电路，有 得滤波电路传递函数 （二阶） 8.5.3 二阶有源滤波电路 1. 压控电压源低通滤波电路 令 称为通带增益 称为特征角频率 称为等效品质因数 则 滤波电路才能稳定工作 注意： 用 代入，可得传递函数的频率响应： * 8.0 理想运放及运放的工作区域 8.2 实际运放电路的误差分析 8.3 对数和反对数运算电路 *8.4 模拟乘法器 8.5 有源滤波电路 8.1 基本运算电路 uo=Aodui=Aod(u+-u-) 式中，Aod为集成运放的开环差模电压放大倍数， u+和u-分别为同相输入端和反相输入端电压。 由于Aod=∞，运放工作在线性区一定带有深度负反馈。理想运放工作在线性区的两条结论： 1、虚短 2、虚断 正向饱和压降 负向饱和压降 开环 图8.1 集成运放的传输特性 2、虚断 8.1 基本运算电路 运放负反馈比例运算电路 积分电路 微分电路 减法电路 加法电路 为提高精度，一般取 1.运算放大器负反馈典型电路 电压并联负反馈 电路为电压并联负反馈 即电路