模擬電子技術基礎：第七章 信號的運算和處理

第七章信號的運算和處理§7.1集成運放組成的運算電路§7.2模擬乘法器及其在運算電路中的應用§7.3有源濾波電路4學時本章習題

7.57.67.107.127.147.19電子信息系統(tǒng)傳感器接收器隔離、濾波、放大運算、轉換、比較功放執(zhí)行機構第七章

第八章第九章信號的產生A/D轉換電子信息系統(tǒng)的供電電源第十章§7.1

集成運放組成的運算電路一、概述二、比例運算電路三、加減運算電路四、積分運算電路和微分運算電路五、對數(shù)運算電路和指數(shù)運算電路本節(jié)知識點要求：掌握基于集成運放的比例（含加減）運算電路；理解積分運算電路和微分運算電路原理；了解對數(shù)運算電路、指數(shù)運算電路原理。一、概述uN=uP

……虛短路iN=iP=0……虛斷路1.電路特征：引入負反饋無源網絡集成運放線性工作:

uo=Aod(uP-uN)分析方法：“虛短”和“虛斷”是基本出發(fā)點二、比例運算電路哪種組態(tài)的負反饋？1.反相輸入保證輸入級的對稱性R′=R∥Rf3)為什么？

電壓并聯(lián)2)電路的輸入電阻為多少？Rf

太大，噪聲大。如何利用相對小的電阻獲得-100的比例系數(shù)？iN

=iP

=0，uN

=uP

=0若要Ri

=100kΩ，比例系數(shù)為-100，Rf

=？T形反饋網絡2.同相輸入哪種組態(tài)的負反饋？電壓串聯(lián)輸入電阻為多少？RRf輸入電阻為多少？類似電路同相輸入比例運算電路的特例：電壓跟隨器哪種組態(tài)的負反饋？電壓串聯(lián)電壓跟隨器有什么意義？三、加減運算電路方法一：節(jié)點電流法1.反相求和方法二：利用疊加原理2.同相求和3.加減運算R1∥R2∥Rf=

R3∥R4∥R5實現(xiàn)差分放大電路討論一：（1）組成哪種基本運算電路？（2）在求解第一級電路的運算關系時可以不考慮第二級電路的影響,為什么?討論二：課堂練習討論三：求解電路

該電路可等效成差分放大電路的哪種接法？與該接法的分立元件電路相比有什么優(yōu)點？1.積分運算電路四、積分和微分運算電路移相積分運算實現(xiàn)不同的功能線性積分波形變換正弦穩(wěn)態(tài)時一階有源低通＋－

RR該積分電路有問題嗎?uo(t)正弦穩(wěn)態(tài)時實用積分電路＋－ui(t)CRRfRp被積分信號的頻率應滿足：＋ui(t)uo(t)CRRfRp-方波變三角波R2的作用？2、微分器（反相微分器）uo(t)＋－ui(t)CRpRfiC(t)iRf(t)正弦穩(wěn)態(tài)時：＋－ui(t)CRp

RfiC(t)iRf(t)uo(t)一階有源高通實際微分電路:uo(t)＋－ui(t)CRfRRp正弦穩(wěn)態(tài)時頻率太高失去微分作用被微分信號的頻率應滿足：＋－ui(t)CRfRRpuo(t)積分器和微分器也稱為移相器＋－ui(t)CRfRRp＋ui(t)uo(t)CRRfRp-1.對數(shù)運算五、對數(shù)和指數(shù)運算電路集成對數(shù)運算電路熱敏電阻？溫度系數(shù)為正？為負？2.指數(shù)運算電路3.用對數(shù)，指數(shù)運算電路實現(xiàn)乘法、除法運算電路§7.2

模擬乘法器及其在

運算電路中的應用一、模擬乘法器簡介二、在運算電路中的應用本節(jié)知識點要求：理解模擬乘法器工作原理；了解模擬乘法器在運放運算電路中的應用。模擬乘法器(直接實現(xiàn)運算的電路)一、模擬乘法器簡介1.變跨導型模擬乘法器的基本原理理想情況下，ri1、ri2、fH為無窮大，失調電壓、電流及其溫漂為0，ro為0，ux

、uy

幅值和頻率變化時k

值不變有單象限、兩象限和四象限之分2.模擬乘法器的符號及等效電路k二、在運算電路中的應用2.乘方運算1.乘法運算若k=+0.1V-1，ui1=ui2=10V，則uo

=10V實現(xiàn)了對正弦波信號二倍頻變換kk3.

除法運算集成運放必須引入負反饋！kK和ui2

的極性應相同電路中ui、

k的極性是什么？為什么？4.

開方運算若集成運放的負反饋通路中為某種運算電路，則整個電路實現(xiàn)其逆運算！如何實現(xiàn)開三次方運算電路？k清華大學華成英hchya@討論1)標出集成運放的“＋”和“－”+_+_清華大學華成英hchya@討論

R1=R2求解uo=f(ui)=?二極管什么時候導通？什么時候截止？在運放應用電路中開關管的工作狀態(tài)往往決定于輸入信號或輸出信號的極性2)求解uo=f(ui)=?ui

<0導通,ui

>0截止§7.3有源濾波電路一、概述二、低通濾波器三、高通、帶通、帶阻濾波器四、狀態(tài)變量型濾波器本節(jié)知識點要求：初步建立濾波器的概念；理解有源低通濾波電路的工作原理;

了解其它類型濾波電路。濾波：使指定頻段的信號順利通過，其它頻率的信號被衰減，用幅頻特性描述濾波特性濾波電路的種類低通濾波器（LPF）通帶放大倍數(shù)通帶截止頻率下降速率理想幅頻特性一、概述高通濾波器（HPF）帶通濾波器（BPF）帶阻濾波器（BEF））全通濾波器（APF））理想濾波器的幅頻特性選頻電路抗已知頻率的干擾f-φ轉換無源濾波電路無源濾波電路:用于高電壓大電流(如直流電源中的濾波電路)但電路性能隨負載變化

有源濾波電路的濾波參數(shù)可以不隨負載變化有源濾波電路電壓跟隨器隔離濾波電路與負載電阻其輸出電壓和電流的大小可以調節(jié)二、低通濾波器（1）一階電路1.同相輸入幅頻特性（2）簡單二階LPFC1=C2截止頻率fp

≈0.37foC1=C2（3）壓控電壓源二階

LPF引入正反饋為使fp

=

fo，且在f=

fo

時，幅頻特性按－40dB/十倍頻下降

f→0，ZC1→∞，正反饋很弱，放大倍數(shù)為通帶放大倍數(shù)

f→∞，ZC2→0

，正反饋不起作用，放大倍數(shù)→0

因而有可能在f=f

0時放大倍數(shù)等于或大于通帶放大倍數(shù)C1=C2列P、M點的節(jié)點電流方程，整理可得：2.反相輸入低通濾波器需有電阻構成的負反饋網絡來確定通帶放大倍數(shù)三、高通、帶通、帶阻有源濾波器與LPF有對偶性，將

LPF的電阻和電容互換，就可得

HPF電路1.高通濾波器（HPF）ff2.帶通濾波器（BPF）ffH

＞fLfLfHOOO3.帶阻濾波器（BEF）fH

＜fL四、狀態(tài)變量型濾波器將比例、積分、求和等基本運算電路組合，實現(xiàn)各種濾波功能的電路，稱為狀態(tài)變量型濾波器低通環(huán)節(jié)加在負反饋通路來實現(xiàn)高通利用“逆運算”方法R2對A1引入的仍然是負反饋通帶放大倍數(shù)決定于電阻組成的負反饋網絡二階狀態(tài)變量濾波器的組成通帶放大倍數(shù)決定于電阻組成的負反饋網絡負反饋負反饋運算電路與有源濾波器的比較相同之處電路中均引入深度負反饋，因而集成運放均工作在線性區(qū),均有“虛短”和“虛斷”的特點不同之處運算電路研究的是時域問題;

有源濾波電路研究