电子技术基础课件——信号的运算与处理电路.pptx

第五章 信号的运算与处理电路5.1集成运放的两个工作区域5.2基本运算电路5.3有源滤波电路5.4模拟乘法器5.5电压比较器5.1 集成运放的两个工作区域5.1.1理想运放5.1.2理想运放的线性工作区5.1.3理想运放工作于非线性区5.1.1 理想运放1、开环差模放大倍数 Aud=∞2、差模输入电阻 rid=∞3、输出电阻 ro= 04、共模抑制比 KCMRR = ∞5、上限截止频率 fH = ∞理想运放u-∞Aui u+uo反馈网络5.1.2 理想运放的线性工作区1、工作于线性区中 (1) uo=Aud(u+-u–) ∵Aud → ∞ , 为了保证uo与(u+-u–) 成线性关系 ∴电路中必须引入深度负反馈u-∞uiA u+uo(2) 工作于线性区理想运 放具有二个特点A、同相输入端电位与反相输入端电位相等。 uo=Aud(u+-u–) ∵Aud →∞ , uo是定值 ∴(u+-u–)=0, u+=u–称为“虚短”B、同相输入端与反相输入端净输入电流为0 ∵ (u+-u–)=0而 rid=∞ ∴i+=i–=0 称为“虚断”这两个概念在集成运放工作线性的应用电路中非常重要。反馈网络i-=0∞u-uirid u+uoAi+=0 u+=u-5.1.3理想运放工作于非线性区1、理想运放工作于非线性区 (运放输入端电压的幅度比较大) uo≠Aud (u+-u–) 输出端与输入端之间没有负反馈（即运放工作于开状或引入正反馈）2、∵Aud = ∞ 只要(u+-u–)为无穷小，就会使uo到正饱和值+UOM或负的饱和值–UOM3、理想运放工作于非线性区，也有两个重要特点。 (1) 当u+＞u–uo = +UOM u+＜u–uo = –UOM (2) 净输入电流为0,i+=i–=0ii=0∞u-uirid u+uoAUO+UOMu+ – u–O– UOM5.2 基本运算电路5.2.1比例运算电路5.2.2加法运算电路5.2.3减法运算电路5.2.4积分和微分电路5.2.5对数与指数运算电路5.2.1比例运算电路1、反相比例运算电路 (1)电路 为图5-3(a) A、ui通过R1加到反相输入端，同相输入端接R2到地。 B、为了使输入端电路对称以减少零漂要求R2=R1∥Rf C、Rf引入电压并联负反馈Rfifi1∞R1N–uNuiA+uoup+R21、反相比例运算电路 (2) 工作原理 A、反相输入端为“虚地”. ∵ u-=u+ 现在u+=0 ∴ u-=0, u-端为零电位，但并非真正接地，故称 “虚地”。 B、∵ i’1＝0（虚断） ∴ i1=ifRfifi1R1∞–u-uiA++u+R21、反相比例运算电路 C、反相比例运算电路主要特点： (ⅰ)即uo与ui反相成比例。 (ⅱ)由于引入电压负反馈， Ro=0带负载能力强 (ⅲ)引入并联负反馈，输入电阻小，Ri=R1Rfifi1R1∞–u-uiA++u+R22、同相比例运算电路 (1)电路 A、反相输入端通过R1接地 B、ui通过R2接同相输入端 R2=R1∥Rf 使电路对称 C、Rf引入电压串联负反馈RfR1u-if∞–i1A+uo+uiu+R22、同相比例运算电路 (2)工作原理：在理想条件，利用“虚短”与“虚断”概念:Rfu-R1if∞–i1A++uiR2u+2、同相比例运算电路 (3) 同相比例运算电路的特点 A、uo与ui同相成比例 B、因为是电压负反馈，Ro=0，带负载能力强 C、因为串联负反馈， rif大 D、当Rf=0时，形成电压跟随器， 如图所示Rfu-R1if∞–i1A++uiR2u+5.2.2加法运算电路在有些模拟电路中， 如模拟仪表、 电视机、 显示器等常需要将一些信号作相加运算。 图是加法运算电路。 1、电路：为了使电路对称以减小零漂的平衡电阻。要求:R4=R1∥R2∥R3∥Rf5.2.2加法运算电路2、工作原理：应用u-≈u+≈0 v，所以“-”端为“虚地”u-u+5.2.3 减法运算电路图5-6为减法运算电路， 输出信号uo为输入信号ui1、 ui2的差。 其条件是 R1= R2= R3= Rf,该电路可以采用叠加原理来分析。```5.2.3 减法运算电路 当输入电压ui2=0， 只考虑输入电压ui1时， 此电路是一反相比例运算电路， 输出电压为`5.2.3 减法运算电路当输入电压ui1=0， 只考虑输入电压ui2时， 此电路可以认为是同相比例运算电路， 则``5.2.3 减法运算电路当ui1、 ui2同时作用时如取R1=R2=R3=Rf， 则uo= ui2 - ui1当ui1、ui2取不同值时,输出电压的值可正、可负、可为零。 ``5.2.4 积分和微分运算电路积分运算 图5-7(a)所示为积分电路， 在理想条件下电容两端的电压uC与流过电容