第六章信号的运算和处理电路总结.docxVIP

第6章信号的运算和处理电路本章知识结构体系反向比例运算电路比例运算电路（基础）同向比例运算电路反相加法输入运算电路加法电路同相输入加法运算电路减法电路基本运算电路（重点）积分电路微分电路信号的运算和处理电路按幅频特性分类：低通滤波电路(LPF)、高通滤波电路(HPF)、带通滤波电路(BPF)、带阻滤波电路(BEF)、全通滤波电路(APF)按处理信号不同分类：模拟滤波电路、数字滤波电路有源滤波电路（定量计算）按使用滤波元件不同分类：无源滤波电路、有源滤波电路按f0附近的频率特性曲线形状分类：巴特沃斯型滤波电路、切比雪夫型滤波电路按有源滤波器的阶数划分：一阶有源滤波电路、二阶有源滤波电路本章知识与理论本章理论核心为，主要应用叠加定理和节点电流法求解和的关系，进而求解电路增益等。节点电流法：列出集成运放同相输入端和反相输入端及其他关键节点的电流方程,利用理想集成运放线性作用时具有的“虚断”和“虚短”两个性能特点，求出运算关系。线性叠加定理：对于多信号输入电路，先将输入信号分成几组，每组信号作用下的电路都是基本运算电路，分别求出每组信号作用下电路的输出电压，然后将它们相加，就得到了所有信号同时作用时的输出电压。叠加中：电压源不用时，需用短路代替；电流源不用时，需用开路代替注意：功率不可叠加。对于多级电路，一般都可以将前级电路看成恒压源，先分别求出各级电路的运算关系，然后以前级输出作为后级的输入，逐级带入后级的运算关系式，从而求得整个电路的运算关系。6.1 比例运算电路比例运算电路是指电路的输出电压与输入电压存在比例关系，是最基本的运算电路。对于理想运放，只有在电路中引入了负反馈，才能保证集成运放工作于线性区。因此集成运放工作在线性区的特征是引入了负反馈。通常集成运放用作运算电路时，必须工作在线性区。6.1.1 反相比例运算电路输入电压通过接入运放的反相输入端，R1相当于信号源内阻。同相输入端通过电阻Rp接地，为补偿电阻，用来保证集成运放输入级差分放大电路的对称性，。输出电压通过反馈电阻回送到运放的反相输入端，电路中引入的是电压并联负反馈。根据理想运放工作在线性区“虚断”和“虚短路”的概念，，，可知电阻上没有压降，则u+=0。可得：（6-1）集成运放两个输入端的电位均为零，称为“虚地”, “虚地”是反相比例运算电路的重要特征。表明: 运放两输入端没有共模信号电压，因此对集成运放的共模参数要求较低。根据i-=0，由图可见：；因为u-=0，所以输出电压与输入电压的关系为（6-2）表明：电路的输出电压与输入电压成正比，负号表示输出信号与输入信号反相，故称为反相比例运算电路。则电路的电压放大倍数为：（6-3）可见：反相比例运算电路的电压放大倍数仅由外接电阻与之比来决定，与集成运放参数无关。输入电阻：虽然理想运放的输入电阻为无穷大，但由于电路引入的是并联负反馈，因此反相比例运算电路的输入电阻却不大。由于反相输入端“虚地”，根据输入电阻的定义，得：（6-4）输出电阻：因为电路引入的是深度电压负反馈，并且，所以输出电阻。6.1.2 同相比例运算电路根据“虚短”和“虚断”的概念得:（6-5）式(6-5)表明：集成运放有共模输入电压ui，这是同相比例运算电路的主要特征。因此：应选用共模抑制比高，最大共模输入电压大的集成运放。因为净输入电流i-=0，所以，得：整理后可得: （6-6）得同相比例运算电路的电压放大倍数为: （6-7）表明：输出电压与输入电压成正比，并且相位相同，故称为同相比例运算电路。同相比例运算电路的放大倍数总是大于或等于1。输入、输出电阻：该电路引入的是电压串联负反馈，故可认为输入电阻为无穷大，输出电阻为零。将图6-2电路中的短路，开路，就构成图6-3所示的电压跟随器。由图可知，，而，因此  (6-8)因为理想运放的开环差模增益为无穷大，所以电压跟随器的跟随特性比射极输出器好。6.2基本运算电路6.21加法电路1、反向输入加法运算电路反相输入加法运算电路如图6-4所示，与基本反相比例运算电路不同之处在于反相输入端同时有多路信号输入。由图可得：因为，所以又由于: ，故：可见：输出电压uo正比于三个输入电压之和，因比例系数为负，所以称该电路为反相加法器电路。为了使运放电路的两输入端电阻匹配，要求电阻:。2. 同相输入加法运算电路图6-5所示，由同相比例运算电路可知：（6-10）由上式可把求问题转化为求同相输入端电压问题，利用线性叠加定理可得：（6-11）式中：及分别为运放同相输入端在单独作用时，所获得的电压值。将式(6-11)代入式(6-10)得: （6-12）令，则式(6-12)中：。表明：输出电压与输入电压之和成正比例，可完成同相加法功能。6.2.2 减法电路加法电路如图