模電8-信號的運算與處理電路

1、8 信號的運算與處理電路學(xué)習(xí)指導(dǎo)1.利用深度負反饋條件下“虛短”和“虛斷”的概念，分析基本運算電路2.了解實際運放組成的運算電路的誤差3.了解有源濾波電路的分類及一階、二階濾波電路的頻率特性參考資源說明1.康華光主編模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)1.童詩白主編模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)2.高文煥、劉潤生編電子線路基礎(chǔ)3.陳大欽編模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)4.童詩白、何金茂主編電子技術(shù)基礎(chǔ)試題匯編主要內(nèi)容8.1 基本運算電路8.2 實際運放電路的誤差分析8.3 對數(shù)和反對數(shù)運算電路*8.4 模擬乘法器8.5 有源濾波電路*8.6 開關(guān)電容濾波器8.1 基本運算電路· 比例運算電路· 加法電路· 減法

2、電路· 積分電路· 微分電路1. 比例運算電路（1）反相比例運算電路由第7章可知，電路為負反饋電路。由于運放的增益一般有 所以 即電路處于深度負反饋條件下，虛短和虛斷成立。利用虛短和虛斷得 輸出與輸入反相為提高精度，一般?。哼\算放大器輸入端無共模信號運算電路輸入電阻較?。?）同相比例運算電路利用虛短和虛斷得電壓串聯(lián)負反饋輸出與輸入同相電壓跟隨器 運算放大器輸入端有共模信號 運算電路輸入電阻很大2. 加法電路根據(jù)虛短、虛斷和N點的KCL得： 若 則有（加法運算）輸出再接一級反相電路可得 3. 減法電路（1）利用反相信號求和以實現(xiàn)減法運算第一級反相比例第二級反相加法 即： 當(dāng)

3、時 得 （減法運算）（2）利用差分式電路以實現(xiàn)減法運算從結(jié)構(gòu)上看，它是反相輸入和同相輸入相結(jié)合的放大電路。根據(jù)虛短、虛斷和N、P點的KCL得： 當(dāng) 則若繼續(xù)有 則4. 積分電路根據(jù)“虛短”，得即：根據(jù)“虛斷”，得因此電容器被充電，其充電電流為設(shè)電容器C的初始電壓為零，則（積分運算）式中，負號表示vO與vS在相位上是相反的。當(dāng)vS為階躍電壓時，有vO與 t 成線性關(guān)系5. 微分電路8.2 實際運放電路的誤差分析l 共模抑制比KCMR為有限值的情況l 輸入失調(diào)電壓VIO、輸入失調(diào)電流IIO 不為零時的情況1、共模抑制比KCMR為有限值的情況同相比例運算電路閉環(huán)電壓增益理想情況 越大，誤差越小。2.

4、 VIO、IIO不為零時的情況輸入為零時的等效電路解得誤差電壓當(dāng) 時，可以消除偏置電流 引起的誤差，此時引起的誤差仍存在當(dāng)電路為積分運算時，即 換成電容C，則時間越長，誤差越大，且易使輸出進入飽和狀態(tài)。減小誤差的方法輸入端加補償電路利用運放自帶的調(diào)零電路8.3 對數(shù)和反對數(shù)運算電路· 對數(shù)運算電路· 反對數(shù)運算電路1. 對數(shù)運算電路 利用PN結(jié)的指數(shù)特性實現(xiàn)對數(shù)運算 BJT的發(fā)射結(jié)有當(dāng) 時，利用虛短和虛斷，電路有其中，IES 是發(fā)射結(jié)反向飽和電流，vO是vS的對數(shù)運算。注意：vS必須大于零，電路的輸出電壓小于0.7伏2. 反對數(shù)運算電路 利用虛短和虛斷，電路有 vO是vS的

5、反對數(shù)運算（指數(shù)運算）要求以上兩個電路溫漂很嚴重，實際電路都有溫度補償電路8.5 有源濾波電路8.5.1 基本概念及初步定義 基本概念 分類8.5.2 一階有源濾波電路 低通濾波 高通濾波 帶通濾波 帶阻濾波8.5.3 二階有源濾波電路 低通濾波 高通濾波 帶通濾波 帶阻濾波8.5.1 基本概念及初步定義1. 基本概念濾波器：是一種能使有用頻率信號通過而同時抑制或衰減無頻率信號得電子裝置。有源濾波器：由有源器件構(gòu)成的濾波器。濾波電路傳遞函數(shù)定義濾波電路時，有其中 模，幅頻響應(yīng) 相位角，相頻響應(yīng)時延響應(yīng)為2. 分類低通（LPF）高通（HPF）帶通（BPF）帶阻（BEF）全通（APF）希望抑制50

6、Hz的干擾信號，應(yīng)選用哪種類型的濾波電路？放大音頻信號，應(yīng)選用哪種類型的濾波電路？8.5.2 一階有源濾波電路1. 低通濾波電路傳遞函數(shù)其中特征角頻率故，幅頻相應(yīng)為2. 高通濾波電路3. 帶通濾波電路可由低通和高通串聯(lián)得到 低通特征角頻率 高通特征角頻率必須滿足 4. 帶阻濾波電路可由低通和高通并聯(lián)得到必須滿足 一階有源濾波電路通帶外衰減速率慢（-20dB/十倍頻程），與理想情況相差較遠。一般用在對濾波要求不高的場合。8.5.3 二階有源濾波電路1. 壓控電壓源低通濾波電路壓控電壓源電路（VCVS）對于濾波電路，有得濾波電路傳遞函數(shù)（二階）令 稱為通帶增益 稱為特征角頻率 稱為等效品質(zhì)因數(shù)則注意： 濾波電路才能穩(wěn)定工作用 代入，可得傳遞函數(shù)的頻率響應(yīng)：歸一化的幅頻響應(yīng)相頻響應(yīng)歸一化的幅頻響應(yīng)波特圖2. 壓控電壓源高通濾波電路將低通電路中