[工学]模电第四版清华7-信号的运算和处理.ppt

第七章 信号的运算和处理 第七章 信号的运算和处理 §7.1 集成运放组成的运算电路 一、概述 3. 研究的问题 二、比例运算电路 T 形反馈网络反相比例运算电路 2. 同相输入 同相输入比例运算电路的特例：电压跟随器 三、加减运算电路 1. 反相求和 2. 同相求和 设 R1∥ R2∥ R3∥ R4＝ R∥ Rf 2. 同相求和 设 R1∥ R2∥ R3∥ R4＝ R∥ Rf 3. 加减运算 利用求和运算电路的分析结果 讨论一：电路如图所示 四、积分运算电路和微分运算电路 利用积分运算的基本关系实现不同的功能 2. 微分运算电路 比例-微分运算电路 五、对数运算电路和指数运算电路 集成对数运算电路 §7.2 模拟乘法器及其在 运算电路中的应用 讨论 §7.3 有源滤波电路 一、概述 3. 无源滤波电路和有源滤波电路 有源滤波电路 二、低通滤波器 1. 同相输入（1）一阶电路：幅频特性 （2）简单二阶LPF （3）压控电压源二阶LPF 压控电压源二阶LPF的分析 三、高通、带通、带阻有源滤波器 讨论一 频率趋于零，电压放大倍数趋于通带放大倍数的滤波器有哪几种？ 频率趋于无穷大，电压放大倍数趋于通带放大倍数的滤波器有哪几种？ 频率趋于零，电压放大倍数趋于零的滤波器有哪几种？ 频率趋于无穷大零，电压放大倍数趋于零的滤波器有哪几种？ 四、状态变量型滤波器 要点： 将比例、积分、求和等基本运算电路组合成自由设置传递函数、实现各种滤波功能的电路，称为状态变量型滤波器。 通带放大倍数决定于电阻组成的负反馈网络。 利用“逆运算”方法。 运算电路与有源滤波器的比较 相同之处 电路中均引入深度负反馈，因而集成运放均工作在线性区。 均具有“虚短”和“虚断”的特点，均可用节点电流法求解电路。 不同之处 运算电路研究的是时域问题，有源滤波电路研究的是频域问题；测试时，前者是在输入信号频率不变或直流信号下测量输出电压与输入电压有效值或幅值的关系，后者是在输入电压幅值不变的情况下测量输出电压幅值与输入电压频率的关系。 运算电路用运算关系式描述输出电压与输入电压的关系，有源滤波器用电压放大倍数的幅频特性描述滤波特性。 7.4信息系统预处理中所用放大电路 一、仪表放大器 在自动控制和非电测量等系统中，常用各种传感器将非电量(如温度、应变、压力和流量等) 的变化转换为电信号(电压或电流) ，而后输入系统。但这种非电量的变化是缓慢的，电信号的变化量常常很小 ( 一般只有几毫伏到几十毫伏)，所以要将电信号加以放大。 测量放大电路的作用是将测量电路或传感器送来的微弱信号进行放大，再送到后面电路去处理。 一般对测量放大电路的要求是输入电阻高、噪声低、稳定性好、精度及可靠性高、共模抑制比大、线性度好、失调小、并有一定的抗干扰能力。 仪表放大器基本电路 二、电荷放大器 三、隔离放大器 为使电路引入的是负反馈，k和uI2的极性应如何？ 3. 除法运算 运算电路中集成运放必须引入负反馈！ 若集成运放的同相输入端与反相输入端互换，则k和uI2的极性应如何？ 条件：同极性 为实现上式，电路中uI、 uO、k的极性是什么？为什么？ 4. 开方运算 若集成运放的负反馈通路中为某种运算电路，则整个电路实现其逆运算！ 如何实现开三次方运算电路？ 若要uO0，则有何变化？ 若要求uI、 uO均大于0，则有何变化？ 清华大学 华成英 hchya@tsinghua.edu.cn 1) 标出集成运放的“＋”和“－”； 2) 求解uO= f (uI) = ? 已知R1＝R2，求解uO= f (uI) = ? 二极管什么时候导通？什么时候截止？ + _ + _ 在集成运放应用电路中开关管的工作状态往往决定于输入信号或输出信号的极性！ 一、概述 二、低通滤波器 三、高通、带通、带阻滤波器 四、状态变量型滤波器 1. 滤波电路的功能 使指定频段的信号顺利通过，其它频率的信号被衰减。 2. 滤波电路的种类 低通滤波器（LPF） 通带放大倍数 通带截止频率 下降速率 理想幅频特性 无过渡带 用幅频特性描述滤波特性，要研究 、 ( fP、下降速率)。 高通滤波器（HPF） 带通滤波器（BPF） 带阻滤波器（BEF）） 全通滤波器（APF）） 理想滤波器的幅频特性 阻容耦合 通信电路 抗已知频率的干扰 f-φ转换 空载时 带负载时 负载变化，通带放大倍数和截止频率均变化。 无源滤波电路的滤波参数随负载变化；有源滤波电路的滤波参数不随负载变化，可放大。 无源滤波电路可用于高电压大电流，如直流电源中的滤波电路；有源滤波电路是信号处理电路，其输出电压和电流的大小受有