《石油大学本科课程电机与拖动基础（PPT教程）信号的运算、测量与处理电路》由会员分享，可在线阅读，更多相关《石油大学本科课程电机与拖动基础（PPT教程）信号的运算、测量与处理电路（54页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1 5 信号的运算、测量与处理电路 集成运放与外部不同形式的反馈电路相配合，可以实现输入量与输出量之间的各种特定函数关系，即可完成对信号的运算、处理、变换等模拟功能。 集成运放的基本应用可分为： 线性应用 非线性应用 线性应用： 外加深度负反馈电路，使运放工作在线性区，可构成模拟运算电路、滤波电路等。分析时采用虚短、虚断的概念。 非线性应用： 开环或引入正反馈，使运放工作在非线性区，可构成比较器、波形发生电路等，此时运放表现出开关特性。 2 基本运算电路 对数与指数与乘法运算电路 信号测量放大电路 信号变换电路 有源滤波器 3 本运算电路 比例运算 求和运算 微分和积分运算 4 例运算电路 根
2、据输入信号接法不同，比例运算电路有三种基本形式：反相输入、同相输入及差分输入比例电路。 1、反相比例运算电路 通常选 由于 虚断 ，有 0i 0短 ，有 0 0i fi 1电压增益： 输入电阻： 1输出电阻： 0论： 1）反相比例运算电路的反相输入端电位等于零（称虚地），加在集成运放输入端的共模输入电压为零。 2）电路实现反相比例运算。 1当 1时， 1，称 单位增益倒相器 。 3）电路的输入电阻不大，输出电阻为零。 为运放输入端对地的直流电阻一致，取 1/ 2、同相比例运算电路 根据 虚短 和 虚断 的特点 0 又因 1 电压增益： 输入电阻： 0 7 结论： 1）同相比例运算电路有 u+=
3、u=存在虚地现象，在选用集成运放时要考虑输入端可能有较高的共模输入电压。 2）电路实现同相比例运算。 1 当 ， 时， 1，称 电压跟随器 。 3）电路的输入电阻无穷大，输出电阻为零。 8 3、差分比例运算电路 uu1( 当 3 )( 1 1 9 和运算电路 1、反相求和运算电路 由于虚断， i=0， 则 因虚地，可得： 3 321当 时 )( 3优点： 1）电路调节灵活方便。 改变某一路电阻时，仅改变 2）共模输入电压为零。 10 2、同相求和运算电路 由于虚断， i+=0，则 33 其中 / 321又因虚短，则有 1 3R+与各输入支路电阻都有关，对电路参数估算和调试不便。 2）有共模输入
4、电压。 同相求和 11 例 1 试用集成运放实现以下计算关系： 可利用 2级运放实现上式。 1）将 1反相求和，得 （ 0.2 .3 2）将 2反相求和，得 （ 0 = 0.2 10 1.3 0.2 10 1.3 ： 12 （ 0.2 .3 （ 0 ,式，可得 42f 022f 0 R 00 1 2R 、积分电路 积分电路是组成模拟计算机的基本单元，用以实现对微分方程的模拟。也常用于控制和测量系统，其充放电过程可实现延时、定时及各种波形的产生。 因反相输入端虚地，有 i)0(o C )0( t 14 积分电路的误差 实际积分电路的输出电压与输入电压的函数关系存在误差，严重时甚至不能正常工作。
5、产生积分误差的原因： 1）集成运放不是理想特性而引起。如 当 时， 因运放的输入偏置电流流过积分电容，使逐渐上升。时间越长，误差越大。 集成运放的通频带不够宽，积分电容对快速变化的输入信号反映迟钝，使输出波形出现滞后现象等。 2）积分电容引起。如 当 若电容存在泄漏电阻，使 15 2、微分电路 微分是积分的逆运算。 因虚断，则 RC 因反相输入端虚地，有 o 微分电路可实现波形转换，如将矩形波变换为尖脉冲。 微分电路可实现移相作用， 如当 c 后 90。 16 17 基本微分电路的主要缺点： 1）对高频噪声非常敏感。 当输入信号频率升高，电容的容抗减小，放大倍数增大，使电路对信号中高频噪声很敏
6、感 ，造成输出信号中的噪声成分严重增加，信噪比大大下降。 2） 运放中原有的滞后环节共同作用，容易产生 自激振荡 。 实用微分电路 18 例 2 电路及 试画出 （设 t=0时， )=0， )=0） 解： 根据 分两步积分 1） t=02V， )0( t )0( 0 00101010 2 63 19 )0(1） t=02V 2） t=2V )()( 11io 0 2( 633 0 00101010 2 63 t=20 数与乘法运算电路 数运算电路 利用虚地概念，有 1(且 l n ()l n ( 输出与输入实现对数运算 21 数运算电路 （ ） 22 拟乘法器 模拟乘法器的基本概念 模拟乘法器的基本电路 模拟乘法器在运算电路中的应用 23 一、 模拟乘法器的基本概念 模拟乘法器是一种完成两个模拟信号相乘作用的电子器件。电路符号为 输入和输出之间的关系： 其中 例系数 或 标度系数 。 当 K0时称同相型乘法器， K 度衰减较快，滤波效果比一阶电路好。 品质因数 特征频率 通带增益 46 高通滤波器 1、一阶高通滤波器 1）传递函数 1RC
