模电课件第八章节信号运算与处理电路(少学时).pptVIP

第8章 信号的运算与处理电路;本章基本教学要求;本章重点内容;8.1 比例运算电路 8.2 加法运算电路 8.3 减法运算电路 8.4 积分和微分运算电路;理想集成运算放大器; 满足下列参数指标的运算放大器可以视为理想运算放大器。 1.差模电压放大倍数Avd=?，实际上Avd≥80dB即可。 ; 工作在线性区的理想集成运放具有“虚短”和“虚断”的特性，这两个特性对分析线性运用的运放电路十分有用。为了保证线性运用，运放必须在闭环(负反馈）下工作。 ; (2)虚断 由于运放的差模输入电阻很大，一般通用型运算放大器的输入电阻都在1 M?以上。因此流入运放输入端的电流往往不足1 ?A，远小于输入端外电路的电流。故通常可把运放的两输入端视为开路，且输入电阻越大，两输入端越接近开路。 “虚断”是指在分析运放处于线性状态时，可以把两输入端视为等效开路，这一特性称为虚假开路，简称虚 断。显然不能将两输入端真 正断路。 ; 三、理想集成运放工作在非线性区的特点;8.1 比例运算电路; 8.1.1反相比例运算电路; 8.1.2 同相比例运算电路;电压跟随器的作用:;8.1.3 差动比例电路;整理得：;若R=∞;仪用放大器;（1） 反相求和电路;（2） 同相求和电路;R;8.3 减法运算电路;整理得：;（2）具有高输入电阻的双运放减法运算电路; 当R12 R11 = Rf1 Rf2时，电路可抑制共模分量。若取R12 =Rf1、 R11=Rf2，则有：; 代数求和电路的常用形式;8.2 积分和微分运算电路;8.2.1 积分运算电路;当输入信号是阶跃直流电压VI时，即;例8.2:画出在 给定输入波形 作用下积分器 的输出波形。; ;8.2.2 微分运算电路;当ui由0变为1，瞬间dt趋于0，所以uo趋于无穷，但由于输出电压有限，随时间增加，电容充电，输出电压逐渐降为零。;8.2 对数和指数运算电路;8.2.1 对数运算电路;8.2.2 指数运算电路;由图可知:;2.电压-电流变换器;(b)负载接地;8.3 有 源 滤 波 器;通常分无源电抗性元件滤波器和有源滤波器。 无源滤波器由R 、L、C组成，体积大，增益减小，带负载能力差。 有源滤波器由有源器件如集成运放和R、C元件构成，体积小，重量轻，增益提高，输入阻抗高，带负载能力强。但工作频率不是很高。 ;滤波器的用途;滤波电路的基本概念与分类; 图8.15 有源滤波器的频响;8.3.2 有源低通滤波器(LPF);1. 低通滤波器的主要技术指标;2. 简单一阶低通有源滤波器; 当 f = 0时，各电容器可视为开路，通带内的增益为: 一阶低通滤波器的传递函数如下: ， 其中 ;3. 简单二阶低通有源滤波器;（1）通带增益 当 f = 0, 或频率很低时，各电容器可视为开路，通带内的增益为; （2）二阶低通有源滤波器传递函数 根据图7.21可以写出:; 与理想的二阶波特图相比，在超过通带截止频率以后，幅频特性以-40 dB/dec的速率下降，比一阶的下降快。但还不够。;（1）二阶压控LPF（赛伦凯电路） 二阶压控型低通有源滤波器如图8.22所示。其中的一个电容器C1原来是接地的，现在改接到输出端。;（2）二阶压控型LPF的传递函数;(3）频率响应 由传递函数可以写出频率响应的表达式:; 以上两式表明，当 时，Q1，在 处的电压增益将大于 ，幅频特性在 处将抬高。 ;5. 二阶反相型低通有源滤波器;传递函数为:; 将LFP中R和C的位置交换，可得到二阶压控型有源高通滤波器的电路如图8.26所示。 图8.26二阶压控型HPF;由此绘出的频率响应特性曲线如图8.27所示: ;结论：当 时，幅频特性曲线的斜率 为+40 dB/dec； 当 ≥3时，电路自激。; 二阶压控型有源高通滤波器的电路如图8.28所示。 ; 带通滤波器是由低通RC环节和高通RC环节组合而成的。要将高通的下限截止频率设置的小于低通的上限截止频率。反之则为带阻滤波器。 要想获得好的滤波特性，一般需要较高的阶数。滤波器的设计计算十分麻烦，可借助于工程计算曲线和