課件：模電第八章

1第八章信號(hào)運(yùn)算與處理電路主要內(nèi)容：8.1基本運(yùn)算電路加法電路、減法電路、積分電路、微分電路等8.2有源濾波電路一階有源濾波電路二階有源濾波電路2理想運(yùn)放：第八章信號(hào)運(yùn)算與處理電路開環(huán)電壓增益AVo=

開環(huán)帶寬BW=輸入電阻Ri=

輸出電阻Ro=0當(dāng)VP=VN時(shí)，VO=0沒有溫漂31、理想運(yùn)放兩輸入端電壓u+

=u－（虛短）

2、理想運(yùn)放兩輸入端不取用電流i-=

i+=0（虛斷）

由理想運(yùn)放參數(shù)可推出：4運(yùn)放線性運(yùn)用信號(hào)的放大、運(yùn)算恒壓源、恒流源電路有源濾波電路在運(yùn)放的線性應(yīng)用中，運(yùn)放的輸出與輸入之間加負(fù)反饋，使運(yùn)放工作于線性狀態(tài)。5§8.1基本運(yùn)算電路一、反相比例運(yùn)算放大器i1=iF+

ib-=iF,ib-=0

ib+=0v+

=0

v－=v+=0平衡電阻(使輸入端對(duì)地的靜態(tài)電阻相等):RP=R1//RF電壓放大倍數(shù):虛地點(diǎn)_+RFR1RPvivoi1iFib-ib+6例題1.R1=10k,RF=20k,vi=-1V。求:vo

，RP應(yīng)為多大？AVF=-（RF/R1）=-20/10=-2vo=AVF

vi=(-2)(-1)=2VRP=R1//RF=10//20=6.7k_+RFR1RPvivoi1iFib-ib+7反相比例運(yùn)算放大器輸入電阻及反饋方式：ri=R1輸入電阻(小):反饋電阻反饋方式：電壓并聯(lián)負(fù)反饋i1=iF+

ib-ib-=i1-iF_+RFR1RPvivoi1iFib-ib+8二、同相比例運(yùn)算放大器u-=u+=uiib+=0ib-=0Au=1+RFR1iF=i1RP=R1//RFF1F1)iFi1_+RFR1RPuiuo9例題2.R1=10k,RF=20k,ui=-1V。求:uo

，RP應(yīng)為多大？uo=Auui=(3)(-1)=-3VRP=R1//RF=10//20=6.7kAu=1+=1+20/10=3RFR1iFi1_+RFR1RPuiuo10電壓串聯(lián)負(fù)反饋同相比例運(yùn)算放大器輸入電阻及反饋方式：輸入電阻(高)反饋方式?輸入電壓:u+-u-=ui-uo

R1R1+RF_+RFR1RPuiuo11Au=1+RFR1當(dāng)RF=0時(shí),Au=1uo=ui三、電壓跟隨器此電路是電壓串聯(lián)負(fù)反饋，輸入電阻大，輸出電阻小，在電路中作用與分離元件的射極輸出器相同，但是電壓跟隨性能好。_+RFR1RPuiuo12以上電路的比較歸納：1.它們都引入電壓負(fù)反饋，因此輸出電阻都比較小。2.關(guān)于輸入電阻反相輸入的輸入電阻小，同相輸入的輸入電阻高。3.以上放大器均可級(jí)聯(lián),級(jí)聯(lián)時(shí)放大倍數(shù)分別獨(dú)立計(jì)算。13四、差動(dòng)放大器（減法器）ib+=0ib-=0ui2R2R1+R2u+=u-=u+u-=uoR1+ui1R2R1+R2uoR1+ui1R2R1+R2ui2R2R1+R2=_+R2R1R1ui2uoR2ui1ib-ib+14例題3.R1=10k,R2=20k,ui1=-1V，ui2=1V。求:uo

uo=(uo2-uo1)=(20/10)[3-(-1)]=8VR2R1uo1=ui1=-1Vuo2=ui2(1+R2/R1)=3Vuo_+R2R1R1R2ui1_+ui2_+R2R1RP15例題3.若ui1=sintV，ui2=1V，求:uo

uo1=ui1=sintVuo2=ui2(1+R2/R1)=3Vuo=(uo2-uo1)=(20/10)(3-sint

)=6-2sint

VR2R116五、反相求和運(yùn)算：（加法器）i1i2iF虛地uo=-(ui1

R1RF+ui2

R2RF)若R1=R2=R,

uo=-(ui1

R

RF+ui2

)取RP=R1//R2//RF_+RFR1R2ui2uoRPui1_+RFR1RPvivoi1iFib-ib+ib+=0ib-=0,i1+i2=iFui1

R1=ui2

R2+-uo

RF17六、同相求和運(yùn)算：Au=RFR11+uo=Auu+=()(+)RFR11+R2R3+R2ui1R3R3+R2ui2取R3//R2=RF//R1當(dāng)R3=R2

時(shí),uo=()(ui1+ui2)RFR11+12u+

_+RFR1RPuiuoR1RF+u

i1uoR3R2ui2-18七、微分運(yùn)算：u-=u+=0ib-=0ui－+uoRR2i1iFC19tui0tuo0例：,求uo。90°ui－+uoRR2i1iFC20(8)反相積分運(yùn)算uc=-uoib+=0ib-=0,iF=Cducdt-CduodtuiR=u-=u+=0i1iFu

i-+RRPCuouc21反相積分器：如果ui=直流電壓U,輸出將反相積分，經(jīng)過一定的時(shí)間后輸出飽和。tui0Utuo0-UomTM積分時(shí)限=–tURC設(shè)Uom=15V,U=+3V,R=10k,C=1F=0.05秒22反相積分器：如果ui=-U=-3V，畫出uo的波形圖。tui0tuo0+Uom-U0.05秒設(shè)Uom=15V,U=3V,R=10k,C=1Fò-=t0o(-U)dtRC1u=

tURC23應(yīng)用舉例：輸入方波，輸出是三角波。tui0tuo0三角波發(fā)生器將在第九章中講24（9）三運(yùn)放電路+A1-A2RRRWui1ui2uo1uo2ab+R1R1-A3R2R2uo+25三運(yùn)放電路(續(xù))ib1-ib2-ib+=0ib-=0,u-=u+,R、RW、R三個(gè)電阻可視為串聯(lián)+A1-A2RRRWui1ui2uo1uo2ab+26三運(yùn)放電路(續(xù))uo=+A1-A2RRRWui1ui2uo1uo2ab+R1R1-A3R2R2uo+27三運(yùn)放電路是差動(dòng)放大器，放大倍數(shù)可調(diào)。由于輸入均在同相端，屬于電壓串聯(lián)負(fù)反饋，因此電路的輸入電阻高。三運(yùn)放電路的特點(diǎn)28型號(hào)為INA102的集成儀表用放大器29例1:由三運(yùn)放放大器組成的溫度測(cè)量電路U=+5VRRRRtuiui=Rt-R2(Rt+R)URt熱敏電阻uo=

ui=Rt-R2(Rt+R)URt=f(T°C)集成化:儀表放大器+A1-A2RRRWui1ui2ab+R1R1-A3R2R2uo+30例2.求電壓放大倍數(shù)Au=uo/ui。ib+=0ib-=0,u-=u+=0i1=iF=i2+i3uiR1-uFRF==-uFRFuF-uoR2uFR3+uo=-ui

R1RF+R2+RFR2R3R1RF+R2+RFR2R3Au=–RP=R1//(RF+R2//R3)_+RFR1RPuiuoi1iFib-ib+R2R3i2i3uF31例3.A/D變換器要求其輸入電壓的幅度為0~+5V，現(xiàn)有信號(hào)變化范圍為-5V~+5V。試設(shè)計(jì)一電平抬高電路，將其變化范圍變?yōu)?~+5V。+5V-5V+5V+2.5V電平抬高電路A/D計(jì)算機(jī)uiuouo=(ui/2)+2.5V32例3(續(xù))uo=(ui/2)+2.5V=(ui+5)/2uo1=-(10/20)(ui+5)=-(ui+5)/2uo=-(20/20)uo1=-uo1=(ui+5)/2uo_+20k20k10k_+10k20k+5V5kui20kuo133運(yùn)算電路要求1.熟記基本運(yùn)算電路的電路圖及放大倍數(shù)公式。2.以上基本運(yùn)算電路級(jí)聯(lián)后輸出的計(jì)算。3.會(huì)用ib-=0,ib+=0,u+=u-

分析給定運(yùn)算電路的放大倍數(shù)。34

§8.2有源濾波器濾波電路的種類:按信號(hào)性質(zhì):模擬濾波器和數(shù)字濾波器按電路功能:低通濾波器高通濾波器帶通濾波器帶阻濾波器按所用元件:無源濾波器和有源濾波器一、概述按階數(shù):一階,二階…高階35傳遞函數(shù)：幅頻特性相頻特性filter傳遞函數(shù)、幅頻特性36濾波器分類(按頻率特性進(jìn)行分類)：低通高通帶通帶阻37RCR一階RC低通濾波器(無源)傳遞函數(shù)幅頻特性38010.7070截止頻率此電路的缺點(diǎn)：1、帶負(fù)載能力差。2、無放大作用。3、特性不理想，邊沿不陡。幅頻特性、幅頻特性曲線RCR39通頻帶寬度(帶寬)帶寬:0-0

設(shè)R=10k,C為下列各值時(shí)的帶寬:Cfo1F16Hz0.047F340Hz0.01F1600Hz010.7070截止頻率40二、有源濾波器RR