模拟电子技术第七章总汇.ppt

第七章 模拟信号的运算与处理 7.1 运算放大器特性 7.2 基本运算电路 1. 运放的电压传输特性： 设：电源电压±VCC=±10V。 运放开环的增益Aod=104 │Ui│≤1mV时，运放处于线性区。 Aod越大，线性区越小， 当Aod →∞时，线性区→0 7.1 运算放大器特性 ±10V / 104 = ±1mV 2.理想运算放大器： 开环电压放大倍数 Aod=∞ 差摸输入电阻 Rid=∞ 输出电阻 Ro=0 为了扩大运放的线性区，给运放电路引入负反馈： 理想运放工作在线性区的条件： 电路中有负反馈！ 运放工作在线性区的分析方法： 虚短（u+=u-） 虚断（ii+=ii-=0） 3. 线性区 4. 非线性区（正、负饱和状态） 运放工作在非线性区的条件： 电路开环工作或引入正反馈！ 运放工作在非线性区的分析方法在下一章讨论 7.2 基本运算电路 7.2.1 比例运算电路 一. 反相比例运算 虚地点 i1=if （虚断） 因为有负反馈， 利用虚短和虚断 u+ =0 u－=u+=0（虚地） 反馈方式： 电压并联负反馈 例题1. R1=10k , Rf=20k , ui =-1V。求:uo 、Ri。说明R0的作用， R0应为多大？ 特点： 共模输入电压=0 （u－=u+=0） 缺点： 输入电阻小（ Ri=R1） R0为平衡电阻(使输入端对地的静态电阻相等):R0=R1//Rf 采用T型反馈网络的反相比例电路 目的：在高比例系数时，避免R1阻值太小，使输入电阻太小。 分析：u+=u-=0（虚短） i1=i2 （虚断） 二. 同相比例运算电路 u-= u+= ui i1=if （虚断） 平衡电阻R=Rf//R1 因为有负反馈， 利用虚短和虚断 反馈方式： 电压串联负反馈 特点： 输入电阻高 缺点： 共模输入电压≠0 （u－=u+=ui） Au=1 三.电压跟随器 此电路是同相比例运算的特殊情况，输入电阻大，输出电阻小。在电路中作用与分立元件的射极输出器相同，但是电压跟随性能好。 ui=u+= u-= uo 因为有负反馈， 利用虚短和虚断： 1. 反相加法器： 若R1 =R2 =R, 平衡电阻 R0= R1// R2//Rf i1 + i2= if 7.2.2 加法电路和加法—减法电路 一. 加法运算电路 虚地 2. 同相求和运算： 当R1 = R2 = Rf = R时, 二. 减法运算电路 1、利用加法器和反相比例器 叠加原理 2、差动减法器 ui1作用 ui2作用 综合： 2. 微分电路： u-= u+= 0 uO是ui的反对数运算（指数运算） 用三极管实现反对数运算电路 利用虚短和虚断，电路有 以上两个电路温漂很严重，实际电路都有温度补偿电路 1. 积分电路 三. 积分和微分电路 反相积分器：如果u i=直流电压,输出将反相积分，经过一定的时间后输出饱和。 积分时间 设Uom=15V,ui=+3V, R=10k ,C=1F 求积到饱和值的时间： EWB演示——积分器 练习: 画出在给定输入波形作用下积分器的输出波形。 应用举例：输入方波，输出是三角波。 BJT的发射结有 注意：ui必须大于零，电路的输出电压小于0.7V 利用虚短和虚断，有 用三极管实现对数运算 一. 对数电路 8.3 对数和反对数运算电路 利用PN结的指数特性实现对数运算 二. 反对数（指数）电路 基本原理 三. 对数反对数型模拟乘法器 举例： 若取 R1＝R2＝R3＝R4＝R，可得： 对于差放有： 8.4 集成模拟乘法器 一.基本原理 模拟乘法器功能：实现两个模拟量相乘 其中K为比例因子， 量纲:V-1 符号： 二.模拟乘法器的应用 1. 乘法运算 立方运算电路 2. 平方和立方运算 平方运算电路 uo=KuXuY uo=K(ui)2 uo=K2(ui)3 3. 除法运算电路 根据虚断 如果令K= R2 / R1则: 注意：为保证电路为负反馈，必须有： EWB演示——除法器 4. 开平方运算电路 ui为负值！ 负反馈条件？ 有源滤波器实际上是一种具有特定频率响应的放大器。 滤波器的功能：对频率进行选择,过滤掉噪声和干扰信号，保留下有用信号。 8.5 有源滤波电路 滤波器的分类： 低通滤波器（LPF） 高通滤波器（HPF） 带通滤波器（BPF） 带阻滤波器（BE