第六章 信號運算及處理電路

1、【解解】uo1 = uiRfR1uo2 = uo12RR2RfR1= uiuo2 = uo2uo1 【例例1】 圖圖 所示為兩級比例運算放大電路，求所示為兩級比例運算放大電路，求 uo 與與 ui 的關系。的關系。2RfR1RfR1= ui + ui 3RfR1= ui 上一題上一題下一題下一題返返 回練習題集回練習題集+2Ruiuo2+RfR1Ruo1 +uoR2R23圖圖 1補充例題補充例題 【解解】 前級電路為電壓前級電路為電壓跟隨器，故跟隨器，故 uo1 = ui1 后級電路利用疊加原理后級電路利用疊加原理分析。在分析。在 uo1 = ui1 單獨作用時為單獨作用時為反相比例運算電路，

2、故反相比例運算電路，故uo = ui1RfR1在在 ui2 單獨作用時為同相比例運算電路，故單獨作用時為同相比例運算電路，故（ ）uo = 1+ ui2RfR1由此求得：由此求得：RfR1（ ）uo = uo + uo = 1+ ui2 ui1RfR1= 5 ui24 ui1【例例2】圖圖 所示電路中，已知所示電路中，已知 Rf = 4 R1，求，求 uo 與與ui1 和和 ui2 的關系式的關系式 。上一題上一題下一題下一題返返 回練習題集回練習題集+Rfui1uo+R1R2圖圖 2ui2 【證證】 由于由于 u+ = u = 0，“” 端為虛地端，端為虛地端， Rf 和和 R4 可可視為并

3、聯(lián)，因而視為并聯(lián)，因而R4RfR3 + R4RfuR4 = uo即即R3 + R4RfR4Rfuo = uR4由于由于 uR4 = uRf =Rf if因此因此R3 + R4RfR4Rfuo = uR4if = i1 =uiR1R3 + R4RfR4Rf= uiRfR1（ ）【例例3】 圖圖 所示為一反相比例運算電路，試證明：所示為一反相比例運算電路，試證明：uo+R1RfuiR3R4R2RfR1Af =R3R4R3R1(1+ )uoui=上一題上一題下一題下一題返返 回練習題集回練習題集下一頁下一頁（ ）R3R4Rf= 1 + uiRfR1（ ）R3Rf= 1 + + uiRfR1R3R4即

4、即= 1 + （ ）R3R4RfR1R3R1uiRfR1Af =R3R4R3R1(1+ )uoui=上一題上一題下一題下一題返返 回練習題集回練習題集上一頁上一頁+-+UiUReRL+VCCRIeIC例：例： 寫出電路電壓放大倍數(shù)的表達式。寫出電路電壓放大倍數(shù)的表達式。eLiOVFiLiLeeLELCOeieiRRUUARRURRURIRIUUUVVUVUV ,例1: 電路如圖2.8(a)所示，試求uo的表達式；若已知ui = 1V，R1=R2=20k,R3=5k,求uo的值。 由圖示電路有：由圖示電路有：oRiuRRRRuu32133iouu)RRR1 (321代入數(shù)值計算有:V91)540

5、1 (Vuo2.T型網(wǎng)絡反相比例運算電路型網(wǎng)絡反相比例運算電路圖圖7.2.2 T型網(wǎng)絡反相比例運算電路型網(wǎng)絡反相比例運算電路電阻電阻R2 、 R3和和R4構成構成T形網(wǎng)絡電路形網(wǎng)絡電路節(jié)點節(jié)點N的電流方程為的電流方程為22M1IiRuRuI3123M3uRRRRuii4 = i2 + i3輸出電壓輸出電壓u0= -i2 R2 i4 R4 所以所以將各電流代入上式將各電流代入上式I342I42o)/1 (uRRRRRRu長安大學電控學院長安大學電控學院 第六章第六章 信號運算與處理電路信號運算與處理電路 集成運算放大器與外部電阻、電容、半導體器集成運算放大器與外部電阻、電容、半導體器件等構成閉環(huán)

6、電路后，能對各種模擬信號進行比例、件等構成閉環(huán)電路后，能對各種模擬信號進行比例、加法、減法、微分、積分、對數(shù)、反對數(shù)、乘法和加法、減法、微分、積分、對數(shù)、反對數(shù)、乘法和除法等運算。除法等運算。因因虛短虛短, u= u+= 0 平衡電阻：平衡電阻： ii2ii1ifuoui2RFui1Ri2Ri1+ R2+因因虛斷虛斷，i = 0 所以所以f321iiiifo33i22i11 iRuRuRuRu)(33i2i21i1foRuRuRuRu)(3i2i1 iouuuu令令 f321RRRR 有有:f321/RRRRR 【解解】： i2i1i2i12i21i1f1o52)2050(100)(uuuuR

7、uRuRui21 io11o3fo52100100uuuuRRu由虛斷，反相輸入端電壓為由虛斷，反相輸入端電壓為: of11uRRRu對于同相輸入端，對于同相輸入端， RuRuuRuuRuu4i332i21 i_)(43i3i22i1RuRuRuRu解之得解之得: RRRRR/432其中，其中， )()1 (4i33i22i11foRuRuRuRRRu 平衡電阻：平衡電阻： RRRRRRf/4321)(1 (2i2i1i1i1i2i1i2i1FouRRRuRRRRRu ui2uoRFui1Ri2Ri1+ R1+ui2uoRFui1Ri2Ri1+ R2+)(2i2iF1 i1 iFouRRuRR

8、u由虛斷可得：由虛斷可得：2i3 23uRRRu 由虛短可得：由虛短可得： uuui2uoRFui1R3R2+ R1+ 如果取如果取 R1 = R2 ，R3 = RF )(1i2i1FouuRRu 則：則： 如如 R1 = R2 = R3 = RF 1i2iouuu 則則：R2 / R3 = R1 / RF)1(1i1F2i3231FouRRuRRRRRu Fo11 iRuuRuu uRRu)1(1F o2i3 231F)1(uRRRRR 1i1F2i3 231F)1(uRRuRRRRR u+1i1F ouRRu oo ouuu ui2uoRFui1R3R2+ R1+例：例：設計一個加減運算電

9、路，設計一個加減運算電路， RF=240k ，使使uo=10ui1+ 8ui2 - 20ui3解解:(1) 畫電路。畫電路。系數(shù)為負的信號從反相系數(shù)為負的信號從反相端輸入，系數(shù)為正的信端輸入，系數(shù)為正的信號從同相端輸入。號從同相端輸入。-R3RF+ui1uoR2R1ui2R4ui3(2) 求各電阻值。求各電阻值。-R3RF+ui1uoR2R1ui2R4ui3FRRRRR/3421)(332211RuRuRuRuiiiFok240FRuo=10ui1+ 8ui2 - 20ui3k241Rk302Rk123Rk804R2 具有高輸入電阻的減法運算電路具有高輸入電阻的減法運算電路1 i111fo1)

10、1 (uRRuuRRRRuRRuRRuRRui1111f122fi2122f1o122f2i12f2o)1 ()1 ()1 (例題例題3. R1=10k , R2=20k , , ui 1=-1V=-1V， ui 2=1V =1V 。求求: :uo uo_+ + R2R1R1R2ui1_+ + ui2_+ + R2R1RPuo= (uo2- uo1)=(20/10)3-(-1) =8VR2R1uo1= ui1=-1Vuo2= ui2(1+R2/R1)=3V例：用集成運放實現(xiàn)以下運算關系例：用集成運放實現(xiàn)以下運算關系I3I2I1O3 . 1102 . 0uuuu 解：解：)3 . 12 . 0(

11、)(I3I1I33F1I11F1O1uuuRRuRRu )10()(I2O1I24F2O12F2OuuuRRuRRu )3 . 12 . 0()(I3I1I33F1I11F1O1uuuRRuRRu )10()(I2O1I22F2O14F2OuuuRRuRRu比較得：比較得：10, 1,3 . 1,2 . 02F24F23F11F1 RRRRRRRR選選 RF1 = 20 k ，得：得： R1 = 100 k ， R3 = 15.4 k ；選選 RF2 = 100 k ，得：得： R4 = 100 k ， R2 = 10 k 。 k8/F1311RRRR k3 . 8/F2422RRRRI3I2

12、I1O3 . 1102 . 0uuuu Foi1ddRutuC tuCRuddi1Fo ifi1由虛短及虛斷性質(zhì)可得由虛短及虛斷性質(zhì)可得 i1 = ifuitOuotOuoC1uiR2RF+ 輸出電壓輸出電壓U0與輸入電壓與輸入電壓Ui的微分成正比，且輸出與輸入反相。的微分成正比，且輸出與輸入反相。 Ui=UC由于由于“虛斷虛斷”，i = 0，故故iC = =iR又由于又由于“虛地虛地”， u+ = = u- - = 0 = 0 tuRCRiRiuCRddCO 可見，輸出電壓正比于輸入電壓對時間的微分?？梢姡敵鲭妷赫扔谳斎腚妷簩r間的微分。實現(xiàn)波形變換，如將方波變成雙向尖頂波。實現(xiàn)波形變換

13、，如將方波變成雙向尖頂波。1.基本基本微分運算電路微分運算電路微分電路的作用：微分電路的作用：微分電路的作用有移相微分電路的作用有移相 功能。功能。2.實際微分電路實際微分電路1.在輸入回路中串入電阻在輸入回路中串入電阻R1,用來限制噪聲和突變的輸入用來限制噪聲和突變的輸入電壓所形成的過大輸入電流；電壓所形成的過大輸入電流；.在反饋回路中加入電容在反饋回路中加入電容CF與反饋電阻與反饋電阻Rf并聯(lián)并聯(lián) ，并選擇參并選擇參數(shù)使數(shù)使RfCf=R1C1 ,用來進行相位補償，達到穩(wěn)定工作的目的。用來進行相位補償，達到穩(wěn)定工作的目的。uoC1uiR2RF+ R1上式表明：輸出電壓是對輸入電壓的比例上式表

14、明：輸出電壓是對輸入電壓的比例-微分微分 控制系統(tǒng)中，控制系統(tǒng)中， PD調(diào)節(jié)器在調(diào)節(jié)過程中起加速作調(diào)節(jié)器在調(diào)節(jié)過程中起加速作用，即使系統(tǒng)有較快的響應速度和工作穩(wěn)定性。用，即使系統(tǒng)有較快的響應速度和工作穩(wěn)定性。fFoiRu CRfiii tuCRuddi11i )dd(i1Fi1FotuCRuRRu ifiRiC 由虛短及虛斷性質(zhì)可得由虛短及虛斷性質(zhì)可得 i1 = iftuCRuCddF1i tuCddoF tuCRud1iF1o tuCiCddFF 1i1Rui if =?ifi1uOCFuiR2R1+ uC+ oiF1od10tutuCRuCtt d1 ooiF10tutuCRtt U0=-

15、UC1.積分運算電路積分運算電路RR 由于由于“虛地虛地”，u = 0，故故uO = uC由于由于“虛斷虛斷”，iI = iC ，故故uI = = iIR = iCR得：得： tuRCtiCuuCCd1d1IO = RC積分時間常數(shù)積分時間常數(shù)(動畫動畫avi12-1.avi)2.積分電路的輸入、輸出波形積分電路的輸入、輸出波形( (一一) )輸入電壓為階躍信號輸入電壓為階躍信號圖圖 6.3.2t0t1tuIOtuOOUI)(d10IIOttRCUtuRCu 當當 t t0 時，時，uI = 0， uO = 0；當當 t0 t1 時，時， uI = 0，uo 保持保持 t = t1 時的輸出電

16、壓值不變。時的輸出電壓值不變。即輸出電壓隨時間而向負方向直線增長。即輸出電壓隨時間而向負方向直線增長。 問題：如輸入波形為方波，輸出波形為何波？問題：如輸入波形為方波，輸出波形為何波？( (二二) )輸入電壓為正弦波輸入電壓為正弦波tUu sinmI tRCUttURCu cosdsin1mmO tuOORCU m可見，輸出電壓的相位比輸入電壓的相位領可見，輸出電壓的相位比輸入電壓的相位領先先 90 。因此，此時積分電路的作用是。因此，此時積分電路的作用是移相移相。 tuIOUm 2 3注意：為防止低頻信號增益過大，常在電容上并聯(lián)電阻。注意：為防止低頻信號增益過大，常在電容上并聯(lián)電阻。 tUC

17、Rud1iF1ouitOF1iOM0CRUUt 積分飽和積分飽和線性積分時間線性積分時間線性積分時間線性積分時間Uo(sat)uotO+ Uo(sat)ui = Ui 0 ui = Ui UTfii 1TiUuESeIi/1TiUuESfffoeIRRiu/輸出電壓輸出電壓U0與輸入電壓與輸入電壓Ui的指數(shù)成正比。的指數(shù)成正比。二、指數(shù)運算電路二、指數(shù)運算電路當當 uI 0 時，根據(jù)時，根據(jù)集成運放反相輸入端集成運放反相輸入端“虛地虛地”及及“虛斷虛斷”的的特點，可得：特點，可得：TTUuUuIIiIBEeeSSI 所以：所以：TUuRRIRiRiuIeSIO 可見，輸出電壓正比于輸入電壓的指

18、數(shù)?？梢?，輸出電壓正比于輸入電壓的指數(shù)。指數(shù)運算電路指數(shù)運算電路1.基本電路基本電路為了克服溫度的影響，同樣可以利用特性相同的兩個晶體管來實現(xiàn)溫度補償，電路如圖所示。由圖可以得出BE1TC1E1SeuUiiIBE2TC2E2SeuUiiI從而有4tC2B2iBE2BE1T34tC1lnRRiuuuuURRRi4tC2B2iBE2BE1T34tC1lnRRiuuuuURRRiREFC111RUiiRoC255RuiiR4t1oiT34t5REFlnRRRuuURRRR U4ti34tT5REFo1eRRuRRR UR UuR6.2.3利用對數(shù)和指數(shù)電路實現(xiàn)的乘除電路利用對數(shù)和指數(shù)電路實現(xiàn)的乘除電

19、路乘法電路的輸出電壓正比于其兩個輸入電壓的乘積，即乘法電路的輸出電壓正比于其兩個輸入電壓的乘積，即uo = uI1uI2求對數(shù)，得：求對數(shù)，得：I2I1I2I1Olnln)ln(lnuuuuu 再求指數(shù)，得：再求指數(shù)，得：I2I1lnlnOI2I1euuuuu所以利用對數(shù)電路、求和電路和指數(shù)電路，可得乘法所以利用對數(shù)電路、求和電路和指數(shù)電路，可得乘法電路的方塊圖：電路的方塊圖：對數(shù)電路對數(shù)電路對數(shù)電路對數(shù)電路uI1uI2lnuI1lnuI2求和求和電路電路lnuI1+ lnuI2指數(shù)電路指數(shù)電路uO = uI1uI2乘法運算電路乘法運算電路RIuuRIuSIIUuT21SO03e乘法運算電路乘

20、法運算電路同理：同理：除法電路的輸出電壓正比于其兩個輸入電壓相除法電路的輸出電壓正比于其兩個輸入電壓相除所得的商，即：除所得的商，即：I2I1Ouuu 求對數(shù)，得：求對數(shù)，得：I2I1I2I1Olnlnlnlnuuuuu 再求指數(shù)，得：再求指數(shù)，得：I2I1lnlnOeuuu 所以只需將乘法電路中的求和電路改為減法電路即所以只需將乘法電路中的求和電路改為減法電路即可得到除法電路的方塊圖：可得到除法電路的方塊圖：對數(shù)電路對數(shù)電路對數(shù)電路對數(shù)電路uI1uI2lnuI1lnuI2減法減法電路電路lnuI1- - lnuI2指數(shù)電路指數(shù)電路I2I1Ouuu 6.3.1 濾波器的基礎知識濾波器的基礎知識

21、1. 按信號性質(zhì)分類按信號性質(zhì)分類3. 按電路功能分類按電路功能分類: 低通濾波器低通濾波器LPF ；高通濾波器；高通濾波器HPF ；帶通濾波器帶通濾波器BPF ；帶阻濾波器；帶阻濾波器BEF2. 按所用元件分類按所用元件分類模擬濾波器和數(shù)字濾波器模擬濾波器和數(shù)字濾波器無源濾波器和有源濾波器無源濾波器和有源濾波器4. 按階數(shù)分類按階數(shù)分類: 一階，二階一階，二階 高階高階組成組成: : 由電阻、電容、電感等無源器件組成。由電阻、電容、電感等無源器件組成。體積和重量比較大，電感還會引起電磁感應。體積和重量比較大，電感還會引起電磁感應。(a) 無源濾波器無源濾波器電路簡單電路簡單高頻性能好高頻性能

22、好工作可靠工作可靠優(yōu)點優(yōu)點通帶信號有能量損耗通帶信號有能量損耗負載效應比較明顯負載效應比較明顯缺點缺點CRRL無源高通濾波器無源高通濾波器(b) 有源濾波器：有源濾波器：電路體積小、重量輕電路體積小、重量輕通帶內(nèi)的信號可以放大通帶內(nèi)的信號可以放大精度高、性能穩(wěn)定、易于調(diào)試精度高、性能穩(wěn)定、易于調(diào)試負載效應小負載效應小組成：組成：由電阻、電容和有源器件（如集成運放）組成由電阻、電容和有源器件（如集成運放）組成優(yōu)點優(yōu)點可以多級相聯(lián)，用低階來構成高階濾波器可以多級相聯(lián)，用低階來構成高階濾波器通帶范圍小通帶范圍小需要直流電源需要直流電源適用于低頻、低壓、小功率等場合。適用于低頻、低壓、小功率等場合。

23、缺點缺點ioUU低通低通高通高通帶通帶通帶阻帶阻二、四種典型的頻率特性二、四種典型的頻率特性ioUUioUUioUU)j (iU)j (oU傳遞函數(shù)：傳遞函數(shù)：ioio)j ()j ()j (UUUUTioio)j (UUT幅頻特性幅頻特性(幅度之比）幅度之比）io)(相頻特性（初相位之差）相頻特性（初相位之差）filter傳遞函數(shù)、幅頻特性傳遞函數(shù)、幅頻特性 RC)j (oU+ )j (iU+ 一階一階RC低通濾波器低通濾波器(無源無源)CRCUUij1j1)j()j(oRCj11cj11RCc1截止頻率截止頻率cTj11)j (傳遞函數(shù)傳遞函數(shù)2)(11)(cjT幅頻特幅頻特性性CRCUU

24、ij1j1)j()j(oRCj11cj11RCc1截止頻率截止頻率2)(11)j (cT10.707c截止頻率截止頻率此電路的缺點：此電路的缺點：1、帶負載能力差。、帶負載能力差。2、無放大作用。、無放大作用。3、特性不理想，邊沿不陡。、特性不理想，邊沿不陡。3.幅頻特性幅頻特性ioUUO 為了克服上述缺點，可將為了克服上述缺點，可將RC無源網(wǎng)絡接至集成運放的無源網(wǎng)絡接至集成運放的輸入端，組成輸入端，組成有源濾波電路有源濾波電路。一、一、 有源低通濾波器有源低通濾波器icj1j1UCRCUU URRUF)1(1ouoRFR1Cui+uC+R由由 RC 電路得出電路得出RCUj1i由同相比例運算

25、關系得出由同相比例運算關系得出 011ioUj11j11ARRRCRRUUFFRC10 稱為截止角頻率稱為截止角頻率式中式中3.傳遞函數(shù)傳遞函數(shù)0fo01ioj1j11)j ()j ()j ( uFARRUUT20fo)(1)j ( uAT0arctan)( 其模為其模為:幅角為幅角為:4. 幅頻特性：幅頻特性：0 fo)j (uAT 2)j (fouAT 0 0)j ( T 低通濾波器具有使低通濾波器具有使低頻信號易通過，而抑低頻信號易通過，而抑制高頻信號的作用。制高頻信號的作用。時，時，時，時，時，時，O 0 )j ( TfouAfo21uA頻率特性頻率特性0p01Fioj1j11ffAf

26、fRRUUAuu 1Fp1RRAu 通帶電壓放大倍數(shù)通帶電壓放大倍數(shù)可見：一階低通有源濾波器與無源低通濾波器的可見：一階低通有源濾波器與無源低通濾波器的通帶通帶截止頻率相同截止頻率相同；但；但通帶電壓放大倍數(shù)得到提高通帶電壓放大倍數(shù)得到提高。缺點：缺點：一階低通有源濾波器在一階低通有源濾波器在 f f 0 時，濾波特性不時，濾波特性不理想。對數(shù)幅頻特性下降速度為理想。對數(shù)幅頻特性下降速度為 20 dB / 十倍頻。十倍頻。 解決辦法解決辦法：采用二階低通有源濾波器。：采用二階低通有源濾波器。電壓放大倍數(shù)電壓放大倍數(shù) 當當 0時，時，| T(j )| 衰減很快衰減很快 顯然，電路能使低于顯然，電

27、路能使低于 0的信號的信號順利通過，衰減很小，而使高于順利通過，衰減很小，而使高于 0的信號不易通過，衰減很大，的信號不易通過，衰減很大，稱一稱一 階有源低通濾波器。階有源低通濾波器。 為了改善濾波效果，使為了改善濾波效果，使 0 時信號衰減得更快些，常將時信號衰減得更快些，常將兩節(jié)兩節(jié)RC濾波環(huán)節(jié)串接起來，濾波環(huán)節(jié)串接起來，組成二階有源低通濾波器。組成二階有源低通濾波器。uoRFCR+ R1+ui+RC一階一階二階二階 幅頻特性幅頻特性f021uA 0| Auf0 | T(j ) | O二、二、 有源高通濾波器有源高通濾波器RCUUCRRU j11j1ii URRUF)1(1oRFR1Cui

28、+Ruo URRUF)1(1o由同相比例運算關系得出由同相比例運算關系得出0fo01ioj1j11)j ()j ()j ( uFARRUUT20fo)(1)j ( uAT 0arctan)( 其模為其模為幅角為幅角為011ioUj11j111ARRRCRRUUFFRC10 稱為截止角頻率稱為截止角頻率式中式中0 fo)j (uAT 2)j (fouAT 0 0)j ( T時，時，時，時，時，時， 高通濾波器具有使高高通濾波器具有使高頻信號易通過，而抑制低頻信號易通過，而抑制低頻信號的作用。頻信號的作用。頻率特性頻率特性O 0 )j ( TfouAfo21uA4. 幅頻特性：幅頻特性：1.簡單二

29、階低通簡單二階低通 電路電路可提高幅頻特性的衰減斜率可提高幅頻特性的衰減斜率2110u)(311)1 ()()()1 ()()(sRCsRCRRsUsURRsUsUsAFipFi）（簡單二階低通電路簡單二階低通電路RF用用j取代取代s，且令且令f0=1/(2RC)0201F3j)(11ffffRRAu簡單二階低通電路的幅頻特性簡單二階低通電路的幅頻特性簡單二階低通電路的幅頻特性簡單二階低通電路的幅頻特性輸入電壓經(jīng)過兩級輸入電壓經(jīng)過兩級 RC 低通電路，低通電路，在高頻段，對數(shù)幅頻特性以在高頻段，對數(shù)幅頻特性以 40 dB /十倍頻的速度下降，使濾波十倍頻的速度下降，使濾波特性比較接近于理想情況

30、。特性比較接近于理想情況。令電壓放大倍數(shù)分母的模等于令電壓放大倍數(shù)分母的模等于 2可解出通帶截止頻率可解出通帶截止頻率fP=0.37 f0問題：在問題：在 f = f0 附近，輸出幅度衰減大，附近，輸出幅度衰減大， fP 遠離遠離f0 引入正反饋，可以增大放大倍數(shù)，使引入正反饋，可以增大放大倍數(shù)，使 fP 接近接近f0 濾濾波特性趨于理想波特性趨于理想 。020p2ppio1j)(1)j ()j3(1ffQffARCRCAAUUAuuuu 1Fp1RRAu RCf 210p31uAQ 壓控電壓源二階低通濾波電路壓控電壓源二階低通濾波電路壓控電壓源二階低通濾波電路壓控電壓源二階低通濾波電路2.壓

31、控電壓源二階低通濾波電路壓控電壓源二階低通濾波電路2u)()(3 1)(sRCsRCsAsAsAupup）（用用j取代取代s，且令且令f0=1/(2RC)一、高通濾波電路一、高通濾波電路高通濾波電路與低通濾波電路具有對稱性高通濾波電路與低通濾波電路具有對稱性1.壓控電壓源二階壓控電壓源二階高通濾波電路高通濾波電路2.無限增益多路反饋無限增益多路反饋二階高通濾波電路二階高通濾波電路二階高通濾波電路二階高通濾波電路ffQffARCRCAARCUUAuuuu020p2pp2io1j)(1)j ()j3(1)j (可見高通濾波電路與低通濾波電路的對數(shù)幅頻特性互可見高通濾波電路與低通濾波電路的對數(shù)幅頻特

32、性互為為“鏡像鏡像”關系。關系。二階有源高通濾波器二階有源高通濾波器二、帶通濾波電路二、帶通濾波電路( (BPF) )只允許某一段頻帶內(nèi)的信號通過，將此頻帶以外的信只允許某一段頻帶內(nèi)的信號通過，將此頻帶以外的信號阻斷。號阻斷。低通低通高通高通iUoUfp1fuAlg20O低通低通fuAlg20fp2O高通高通阻阻阻阻fp1fp2fuAlg20O通通壓控電壓源二階帶通濾波電路壓控電壓源二階帶通濾波電路RCf 210中心頻率中心頻率通帶電壓放大倍數(shù)通帶電壓放大倍數(shù)圖圖 7.4.18比例系數(shù)比例系數(shù)fbw = fp1 fp2 = f0 /Q通頻帶通頻帶1Ff1RRAu)(j1)( j)3(00p00

33、ffffffQAffffAAAuuuufffp3uuuuQAAAAf31uAQ三、帶阻濾波器三、帶阻濾波器( (BEF) )在規(guī)定的頻帶內(nèi)，信號被在規(guī)定的頻帶內(nèi)，信號被阻斷，在此頻帶以外的信號能阻斷，在此頻帶以外的信號能順利通過。順利通過。低通低通高通高通iUoUf2f1fuAlg20O通阻通通阻通fuAlg20O低通低通f1f2fuAlg20O高通高通圖圖 7.4.20常用有源帶阻濾波電路常用有源帶阻濾波電路p0p2020)2(j2)(1)(1uuuAffAffffA RCf 2101Fp1RRAu )2( 21p0uABfQ 中心頻率中心頻率通帶電壓放大倍數(shù)通帶電壓放大倍數(shù)2201ffff

34、QAAuu 0p1j常用有源帶阻濾波電路常用有源帶阻濾波電路2201ffffQAAuu 0p1j阻帶寬度阻帶寬度 BW fp2 fp1 f0 /Q帶阻濾波器的幅頻特性帶阻濾波器的幅頻特性四、全通濾波電路四、全通濾波電路全通濾波電路全通濾波電路電壓放大倍數(shù)電壓放大倍數(shù)iiPnURCjRCjURCjRUU11iiURCjRCjRRURRU1)1 (0RCjRCjAU11Au=1=1800-2arctanf/f0全通濾波電路全通濾波電路全通濾波電路的相頻特性全通濾波電路的相頻特性 電流源v由集成運放組成的電流源電路如圖所示，它實際上是一個電流串聯(lián)負反饋電路，在理想的情況下有所以輸出電流IL為即IL與

35、負載電阻RL無關，又因為該電路引入的是電流串聯(lián)負反饋，其輸入電阻和輸出電阻均很大，具有電流源性質(zhì)。此時輸出電壓UL為ZPNLRUUUUI RZLUIRLLLLZRUI RUR 電壓源v由集成運放組成的電壓源電路如圖所示，它實際上是一個電壓串聯(lián)負反饋電路，在理想的情況下有輸出電壓的大小與負載電阻RL無關，由于該電路引入的是電壓串聯(lián)負反饋，其輸入電阻很大，輸出電阻很小，具有電壓源性質(zhì)。 ffoPZ(1)(1)RRUUURR 直流電壓表v右圖是由一塊普通的微安表與集成運放構成的高靈敏度的直流毫伏表電路。電流表的內(nèi)阻為Rg，從圖中可得被測電壓UX為上式說明被測電壓UX與流過表頭的電流Ig成正比。 v若

36、電阻R=10，當微安表的滿量程讀數(shù)為100A時，直流毫伏表的滿量程為10010-6A10=10-3V=1mV。XgUI R 直流電壓表v該毫伏表的特點是：能測量小于1mV的微弱信號，靈敏度高；由于電路中引入了串聯(lián)負反饋，所以毫伏表具有很高的輸入電阻；同時毫伏表的滿量程電壓值不受表頭內(nèi)阻Rg阻值的影響，只要是100A滿量程的電流表均可利用，互換性較好。v如果將上述1mV表頭作為基本元件，配以分壓器，就可以構成多量程的直流電壓表，電路如圖所示。12i1i212o1o2RuuRRuu )(2o1o46ouuRRu )21 (12462i1ioiofRRRRuuuuuAu ui1+R2+uo2uo1u

37、oR6R6R4R4+R2R1+ui2ui+A2A1A3 +)(2 2i1i12146ouuRRRRRu 所所以以電荷放大器 vut、Ct和電容上的電量q之間的關系為 v利用“虛短”和“虛斷”，可得運放A的輸出電壓 ttquCtfottft11Cj CuuuCj C 電荷放大器 v可得 toftfCqquCCC 隔離放大器 v變壓器耦合式 隔離放大器 v光電耦合式 隔離放大器 v光電耦合式 v基本應用電路，圖中R和Rf為外接電阻，調(diào)整它們的阻值可以改變放大器增益。若光電二極管D1、D2所受光照相同，可以得出foiRuuR電壓-電流轉換電路 設集成運放是理想的，利用“虛短”和“虛斷”的概念，可知u

38、N=uP=0，iO=iR，從而可得iO與uI成線性關系，且與負載電阻RL無關，實現(xiàn)了電壓-電流轉換。IORuiiR電壓-電流轉換電路 豪蘭德（Howland）電流源電路。設集成運放是理想的，利用“虛短”和“虛斷”的概念，可知uN=uP，i1=if，列出節(jié)點N和節(jié)點P的KCL方程分別為INNO1fuuuuRROPPO2uuuiRR求解可得 f12IOOO1f1f22RRRRRuuuiRRRRRRRRf21RRRR若取 IOuiR 電流-電壓轉換電路 該電路中引入了電壓并聯(lián)負反饋，在理想運放條件下，輸入電阻Rif=0，因而if=iS，所以輸出電壓 + +- -+ +RLRfRsiSRuOifA圖6.39 電流-電壓轉換電路OSfui R 高精度整流電路v由集成運放組成的高精度整流電路如圖所示，它在反相比例電路的基礎上增加了二極管D1和D2，其工作原理如下：當ui0，二極管D2截止，D1導通，集成運放工作在深度負反饋狀態(tài)，這時的電路相當于反相比例電路，因此輸出電壓uo為當R1=Rf時，uo=-ui，由于ui0時，uA u 時，時， uo = + Uo (sat) u+UR，uo=+ Uo (sat)ui uP 時，時， uO = UZ當當 uI uP 時，時， uO = +UZ當當 uI = uP 時，時， 狀態(tài)翻轉狀態(tài)翻轉212Z1