模拟信号运算电路课件.pptVIP

模擬信號運算電路利用運算放大器可以構成各種數學運算的模擬電路，包括：比例、加減法、積分、微分、對數、指數、乘除法、平方和開方運算等一系列運算電路。在這些運算電路中，集成運放必需工作在“線性區”之內，分析中要把握住“虛短”和“虛斷”兩個關鍵概念。補充：運算放大器同相端和反相端外接回路電阻的取值規則。理想運算放大器的同反相端均無靜態偏置電流：但是在實際運放中，i+和i-是提供差分輸入對管（三極管）的靜態基極電流。這兩路電流在流過外部回路電阻時將會產生電壓降，而壓降差將會在運放的輸入端口引入新的失調電壓：如果運放的失調電流為零（），並且外部回路電阻相等（），則引入的失調電壓為零：因此，運放同反相端外接回路電阻的取值規則：從運放的同反相端向外看，兩個端口到所有電壓源（包括地）的等效電阻因該相等，以免引入附加的失調電壓。該規則的應用範圍：1、對於精密運算放大電路必須考慮，如果電路的精度要求不高，則可以將運放視為理想運放而不考慮該規則。2、對於輸入端口是MOS管的運放可以不考慮該規則，因為MOS關的柵極電流很小，幾乎為零。6.1比例運算電路。比例運算電路分為反相比例、同相比例和差分比例器三種電路，這三種電路是其他各種運算電路的基礎。6.1.1反相比例運算電路。（1）應用回饋判別可知：是電壓並聯回饋。（2）利用“虛斷”的概念可知：（3）利用“虛短”的概念可知：回路電阻取值規則：此時不會引入附加的失調電壓，對於理想運放或非精密放大電路，可以去除掉同相端電阻R2。根據的“虛斷”概念，電阻R2上沒有電流，故u+=0，即同相端點為“地”電位。相應地根據“虛短”概念有：即反相端電位也是“地”電位，如同直接接地一樣，稱“虛地”。電路分析：（1）因為，故而有：（2）電流有：（3）聯立求解可得：閉環放大倍數為：輸入電阻：輸出電阻：電壓負回饋，當運放開環增益足夠大時有：如果電阻取值有：R1=RF，則電路的閉環電壓放大倍數有：Af=-1，此時成為單位電壓增益倒相器。反相比例運算電路應用實例：（1）電流電壓轉換：輸出電壓為：（2）測量電解電容的反向漏電流：該測量電路中的運放需要選用低偏置電流、高輸入電阻型的精密運放。6.1.2同相比例運算電路。（1）應用回饋判別可知：是電壓串聯回饋。（2）利用“虛斷”的概念可知：（3）利用“虛短”的概念可知：回路電阻取值規則：電路分析：（1）因為，故而有：（2）反相端電流，故反相端電壓取決於電阻R1和R2的分壓點：（3）聯立求解可得：閉環放大倍數為：輸入電阻：因為是串聯負回饋，故當運放開環增益足夠大時有：輸出電阻：電壓負回饋，當運放開環增益足夠大時有：如果電阻R2開路，則電路的閉環電壓放大倍數有：Af=1，此時成為電壓跟隨相器。6.1.3差分比例運算電路（雙端輸入，單端輸出）電阻取值規則：電路的簡單理解：一個反相比例運算電路，但同相端不直接接地，電位由R1’和RF’兩只電阻分壓決定。（1）利用“虛短”的概念可知：（2）利用“虛斷”概念知，R1和RF的電流相等：（3）聯立求解可得：差分電壓放大倍數為：輸出電阻：差模輸入電阻：6.1.4比例電路的應用實例。一、三運放數據放大器。電路特點：1、A1和A2組成“雙端輸入，雙端輸出的”全差分放大器；A3構成一個差分比例放大器，實現“雙端輸入，單端輸出”。2、輸入端採用同相輸入，因此輸入電阻很高，克服了單一差分比例電路輸入電阻較低的缺點。3、調節電阻R1的阻值，可以方便的調節整個放大器的增益。電阻取值規則：電路分析：第一級：（1）根據“虛短”：（2）電阻R1兩端的電壓差為：（3）根據“虛斷”知，電阻R1、R2和R3的電流相等：電阻R2上的電壓：電阻R3上的電壓：（4）第一級放大器輸出的差分電壓為三只電阻電壓之和：第一