運(yùn)算電路要點(diǎn)

1、圖反向加法電路（一）利用加法運(yùn)算電路實(shí)現(xiàn)減法運(yùn)算第三章信號運(yùn)算電路第一節(jié)加減運(yùn)算電路一、加法運(yùn)算電路%=-(彳 3 + 丁 6 +A + Ujj)為 由 與二、減法運(yùn)算電路（二）用單一運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)減法運(yùn)算三、積分運(yùn)算電路（一）反相積分電路c)（二）具有特殊性能的積分電路1、增量積分電路（比例積分電路）a)第二節(jié)微分運(yùn)算電路5匚十N5b）實(shí)用微分電路a）基本微分電路c）高輸入阻抗微分電路第三節(jié)絕對值運(yùn)算電路、絕對值運(yùn)算電路特性Io= I Ui I /R、二極管及三級管檢波器件濾波器a）二極管檢波電路?為什么要采用精密檢波電路?非線性低通 器件濾波器b）晶體管檢波電路二極管Vd和晶體管V都有一定

2、死區(qū)電壓,即二極管的正向壓降、晶體管的發(fā)射結(jié)電壓超過一定值時才導(dǎo)通，它們的特性也是一根曲線。二極管VD和晶體管V 的特性偏離理想特性會給檢波帶來誤差。為了提高檢波精度，常需采用精密檢波 電路，它又稱為線性檢波電路。、精密檢波電路1、半波精密檢波電路線性半波檢波電路當(dāng)Us為正半周時，VD1導(dǎo)通，VD2截止，A點(diǎn)接近于虛地,UA=0當(dāng)Us為負(fù)半周時，Vdi截止，VD2導(dǎo)通，uA = -usRi2、全波精密檢波電路線性全波檢波電路當(dāng) R3=2R3U0 =_R4(UAR3(2)線性全波檢波電路當(dāng)Us為正半周時，Vd1、Vd4導(dǎo)通，VD2、VD3截止，U0=Us當(dāng)Us為負(fù)半周時，VD2、VD3導(dǎo)通，VD

3、1、VD4截止，取Rl = R4, U0=-Us高輸入阻抗線性全波整流電路b)正輸入等效電路c)負(fù)輸入等效電路當(dāng)Us為正半周時，Vd1導(dǎo)通，Vd2截止，等效電路如圖b所示，U0=Us當(dāng)Us為負(fù)半周時，Vdi、截止，Vd2導(dǎo)通，等效電路如圖c所示，取R產(chǎn)R2=R3=R4/2, N1的輸出為：U A = (1 )Us = 2u sRiN2的輸出為: R4、R 4 c ,U0 =(1)Us - UA=3Us - 4Us - -UsR3R3所以 U0 = Us第四節(jié)比較器電路一、電壓比較電路比較器用通用運(yùn)算放大器和專用集成比較器的區(qū)別？(1)比較器的一個重要指標(biāo)是它的響應(yīng)時間，它一般低于10-20ns

4、o響應(yīng)時間與放大器的上升速率和增益-帶寬積有關(guān)。因此，必須選用這兩項(xiàng)指標(biāo)都高的運(yùn) 算放大器作比較器，并在應(yīng)用中減小甚至不用相位補(bǔ)償電容， 以便充分利用通用 運(yùn)算放大器本身的帶寬來提高響應(yīng)速度。(2)當(dāng)在比較器后面連接數(shù)字電路時，專用集成比較器無需添加任何元器件，就可以直接連接，但對通用運(yùn)算放大器而言，必須對輸出電壓采取嵌位措施，使 它的高，彳氐輸出電位滿足數(shù)字電路邏輯電平的要求。一電平比較電路(單閾值比較器)(a)差動比較電路h)電壓比較器及其特性(b)求和比較電路(閾值可變) 優(yōu)點(diǎn)：閾值可變RR2aIyUroUob)Ria)滯回比較電路(正反饋閾值)兩個閾值：單方向單閾值r-i+ia)窗口比

5、較電路Uoo.UUr2 UriuiO第五節(jié)濾波器電路設(shè)計(jì)一、濾波器的功能和類型1、功能：濾波器是具有頻率選擇作用的電路或運(yùn)算處理系統(tǒng)，具有濾除噪聲和 分離各種不同信號的功能。2、類型：按處理信號形式分：模擬濾波器和數(shù)字濾波器按功能分：低通、高通、帶通、帶阻按電路組成分：LC無源、RC無源、由特殊元件構(gòu)成的無源濾波器、RC有源濾波器0田二、模擬濾波器的頻率特性模擬濾波器白傳遞函數(shù)H(s)表達(dá)了濾波器的輸入與輸出間的傳遞關(guān)系。若濾波器的輸入信號Ui是角頻率為w的單位信號，濾波器的輸出Uo(jw尸H(jw)表達(dá) 了在單位信號輸入情況下的輸出信號隨頻率變化的關(guān)系，稱為濾波器的頻率特性 函數(shù)，簡稱頻率特

6、性。頻率特性H(jw)是一個復(fù)函數(shù)，其幅值 A(w)稱為幅頻特性，其幅角爐(w)表示輸 出信號的相位相對于輸入信號相位的變化，稱為相頻特性。三、濾波器的主要特性指標(biāo)1、特征頻率：通帶截頻fp=wp/(2n)為通帶與過渡帶邊界點(diǎn)的頻率，在該點(diǎn)信號增益下降到一 個人為規(guī)定的下限。阻帶截頻fr=wr/(2n)為阻帶與過渡帶邊界點(diǎn)的頻率，在該點(diǎn)信號衰耗(增益的倒 數(shù))下降到一人為規(guī)定的下限。轉(zhuǎn)折頻率fc=wc/(2力為信號功率衰減到1/2(約3dB)時的頻率，在很多情況下， 常以fc作為通帶或阻帶截頻。固有頻率f0=w0/(2n)為電路沒有損耗時，濾波器的諧振頻率，復(fù)雜電路往往有 多個固有頻率。2、增

7、益與衰耗濾波器在通帶內(nèi)的增益并非常數(shù)。對低通濾波器通帶增益 Kp一股指w=0時的增益；高通指w一時的增益；帶 通則指中心頻率處的增益。對帶阻濾波器，應(yīng)給出阻帶衰耗，衰耗定義為增益的倒數(shù)。通帶增益變化量 Kp指通帶內(nèi)各點(diǎn)增益的最大變化量，如果 Kp以dB為單 位，則指增益dB值的變化量。3、阻尼系數(shù)與品質(zhì)因數(shù)阻尼系數(shù)是表征濾波器對角頻率為 w0信號的阻尼作用，是濾波器中表示能量 衰耗的一項(xiàng)指標(biāo)。阻尼系數(shù)的倒數(shù)稱為品質(zhì)因數(shù)，是評價(jià)帶通與帶阻濾波器頻率選擇特性的一個重要指標(biāo)，Q= w0/Awo式中的 w為帶通或帶阻濾波器的3dB帶寬，w0為中心 頻率，在很多情況下中心頻率與固有頻率相等。4、靈敏度濾

8、波電路由許多元件構(gòu)成，每個元件參數(shù)值的變化都會影響濾波器的性能。濾波 器某一性能指標(biāo)y對某一元件參數(shù)x變化的靈敏度記作Sxy,定義為：Sxy=(dy/y)/(dXx)。該靈敏度與測量儀器或電路系統(tǒng)靈敏度不是一個概念，該靈敏度越小，標(biāo)志著電路容錯能力越強(qiáng)，穩(wěn)定性也越高。5、群時延函數(shù)當(dāng)濾波器幅頻特性滿足設(shè)計(jì)要求時，為保證輸出信號失真度不超過允許范圍， 對 其相頻特性/(w)也應(yīng)提出一定要求。在濾波器設(shè)計(jì)中，常用群時延函數(shù)dJ(w)/dw評價(jià)信號經(jīng)濾波后相位失真程度。群時延函數(shù) d爐(w)/dw越接近常數(shù)，信 號相位失真越小。四、二階濾波器1、二階低通濾波器二階低通濾波器的傳遞函數(shù)的一般形式為JJ

9、 f瓦TTZ 0;出0H （s） = H =TS +&S + %S + 穌 十 %其幅頻特性與它的固有頻率為a01/2,通帶增益Kp=b0/a0,阻尼系數(shù)為a1/w0 相頻特性為arc 埴3T出一 %笈 + arctg y3a? 山 ) 山。2、二階高通濾波器二階低通濾波器的傳遞函數(shù)的一般形式為其幅頻特性與相頻特性為y4(a?)=亢 + arctg甲 B)- varcingtu a?0Q) 3a3、二階帶通濾波器二階帶通濾波器的傳遞函數(shù)的一般形式為與43H =-5 59+a/Q）s + %其幅頻特性與相頻特性分別為6（/。）./d 一鬲y+伽嚴(yán)/q尸山）=&不 + arctg-+ arcl由嚴(yán)

10、。葉硝與0?。解-硝4、二階帶阻濾波器二階帶阻濾波器的傳遞函數(shù)的一般形式為其幅頻特性和相頻特性為j（-+（0產(chǎn)/ 0）砂=arctg出與。面- *）5、二階全通濾波電路（移相電路）二階全通濾波電路的傳遞函數(shù)的一般形式為式（甘_或%& +說）氣=y-1丁其幅頻特性為常數(shù)，相頻特性為07 CDg曲心q-2arctg由0-Q)-2 幾+ 2arctgC9J - 3：五、濾波器特性的逼近理想濾波器要求幅頻特性A（w）在通帶內(nèi)為一常數(shù)，在阻帶內(nèi)為零，沒有過渡帶， 還要求群延時函數(shù)在通帶內(nèi)為一常量，這在物理上是無法實(shí)現(xiàn)的。實(shí)踐中往往選 擇適當(dāng)逼近方法，實(shí)現(xiàn)對理想濾波器的最佳逼近。測控系統(tǒng)中常用的三種逼近方

11、法為：巴特沃斯逼近切比雪夫逼近貝賽爾逼近（一）巴特沃斯逼近這種逼近的基本原則是使幅頻特性在通帶內(nèi)最為平坦，并且單調(diào)變化。其幅頻特性為 =j+何維產(chǎn)n階巴特沃斯低通濾波器的傳遞函數(shù)為二 j - 一Jl + 一 點(diǎn)由/、）（三）貝賽爾逼近這種逼近與前兩種不同，它主要側(cè)重于相頻特性，其基本原則是使通帶內(nèi)相頻特 性線性度最高，群時延函數(shù)最接近于常量，從而使相頻特性引起的相位失真最小。（二）切比雪夫逼近這種逼近方法的基本原則是允許通帶內(nèi)有定的波動量Kp。其幅頻特性為其中 I， U.-.I-1.0+ 2由匚sin日氐5 +由；” 2N + 1+ 2 % sin 65 + &六、RC有源濾波電路（一）壓控電

12、壓源型濾波電路該電路壓控增益Kf=1 + R0/R ,傳遞函數(shù)為5 + 0+刀+匕通+由+。-孫當(dāng)+4巧1、低通濾波電路 濾波器參數(shù)為舄&GG例加4、帶阻濾波器% = g = 1 + A1/ 二;竺=L2 +。-功叱&Q衣夕 f舄（二）無限增益多路反饋型濾波電路咯氏+4+4 + 4陽+也（三）雙二階環(huán)濾波電路1、低通與帶通濾波電路2、可實(shí)現(xiàn)高通、帶阻與全通濾波的雙二階環(huán)電路一 工之+旦_)J21月1 +-& + &G 號&aGG% =-反3、低通、高通、帶通、帶阻與全通濾波電路以田口七、有源濾波器設(shè)計(jì)有源濾波器的設(shè)計(jì)主要包括以下四個過程:?確定傳遞函數(shù)?選擇電路結(jié)構(gòu)?選擇有源器件?計(jì)算無源元件參數(shù)以無限增益多路反饋二階巴特沃斯濾波器為例在給定的fc下，參考下表選擇電容 C1;根據(jù)C1的實(shí)際值，按下式計(jì)算