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1、第七章 信号的运算与处理电路7.1 比例电路7.2 基本运算电路7.3 对数和反对数电路7.4 集成模拟乘法器7.5 有源滤波器预备知识：集成运放的两种工作状态1. 运放的电压传输特性：设：电源电压VCC=10V。运放的Aod=104Ui1mV时，运放处于线性区。Aod越大，线性区越小， 当Aod 时，线性区00uoui+10V-10V+Uom-Uom-1mV+1mV线性区非线性区非线性区+10V-10V+Uom-Uom0uoui2.理想运算放大器：开环电压放大倍数 Aod= 差摸输入电阻 Rid= 输出电阻 Ro=0为了扩大运放的线性区，给运放电路引入负反馈：理想运放工作在线性区的条件 ：电
2、路中有负反馈！运放工作在线性区的分析方法 ：虚短（u+=u-）虚断（ii+=ii-=0）3. 线性区4. 非线性区（正、负饱和状态）运放工作在非线性区的条件：电路开环工作或引入正反馈 ！运放工作在非线性区的分析方法在下一章讨论+10V-10V+Uom-Uom0uoui7.1 比例运算电路一. 反相比例运算虚地点i1=if （虚断 ）因为有负反馈， 利用虚短和虚断 u+ =0u=u+=0（虚地）反馈方式：电压并联负反馈电压放大倍数:例题1. R1=10k , Rf=20k , ui =-1V。求:uo 、Ri。 说明R0的作用， R0应为多大？特点： 共模输入电压=0 （u=u+=0） 缺点：
3、输入电阻小（ Ri=R1）R0为平衡电阻(使输入端对地的静态电阻 相等):R0=R1/Rf采用T型反馈网络的反相比例电路目的：在高比例系数时，避免R1阻 值太小，使输入电阻太小。分析：u+=u-=0（虚短）i1=i2 （虚断）二. 同相比例运算电路u-= u+= uii1=if （虚断）平衡电阻 R=Rf/R1因为有负反馈， 利用虚短和虚断反馈方式：电压串联负反馈特点： 输入电阻高 缺点： 共模输入电压0 （u=u+=ui）电压放大倍数:Au=1三.电压跟随器此电路是同相比 例运算的特殊情况 ，输入电阻大，输 出电阻小。在电路 中作用与分立元件 的射极输出器相同 ，但是电压跟随性 能好。ui=
4、u+= u-= uo因为有负反馈， 利用虚短和虚断：1. 反相加法器：若R1 =R2 =R, 平衡电阻R0= R1/ R2/Rfi1 + i2= if7.2 基本运算电路一. 加法运算电路虚地2. 同相求和运算：当R1 = R2 = Rf = R时, 同相比例运算:二. 减法运算电路1、利用加法器和反相比例器叠加原理2、差动减法器ui1作用ui2作用综合：则有：1. 积分电路三. 积分和微分电路反相积分器：如果u i=直流电压,输出将反相积分，经过一定的时间后输出饱和。tui0tuo0-UomTM积分时间设Uom=15V,ui=+3V, R=10k ,C=1F求积到饱和值的时间：EWB演示积分
5、器练习: 画出在给定输入波形作用下积分器的输出波形。tui0212345tuo0 -2-4-6应用举例：输入方波，输出是三角波。tui0tuo02. 微分电路：u-= u+= 0tui0tuo0例：,求uo 。90一. 对数电路7.3 对数和反对数运算电路利用PN结的指数特性实现对数运算BJT的发射结有注意：ui必须大于零，电路的输出电 压小于0.7V利用虚短和虚断，有用三极管实现对数运算二. 反对数（指数）电路uO是ui的反对数运算（指数运算）用三极管实现反对数运算电路利用虚短和虚断，电路有要求以上两个电路温漂很严重，实际电路都有温度补偿电路基本原理三. 对数反对数型模拟乘法器举例 ：若取
6、R1R2R3R4R，可得： 对于差放有：7.4 集成模拟乘法器一.基本原理模拟乘法器功能：实现两个模拟量相乘其中K为比例因子， 量纲:V-1符号：二.模拟乘法器的应用1. 乘法运算立方运算电路 2. 平方和立方运算平方运算电路uo=KuXuYuo=K(ui)2uo=K2(ui)33. 除法运算电路根据虚断如果令K= R2 / R1则:注意：为保证电路为负反馈，必须有：EWB演示除法器4. 开平方运算电路)(1i12Ou RRKu-=ui为负值！负反馈条件？有源滤波器实际上是一种具有特定频率响应的放大器。滤波器的功能：对频率进行选择,过滤掉噪声和干扰信号，保留下有用信号。 7.5 有源滤波电路滤
7、波器的分类：低通滤波器（LPF）高通滤波器（HPF）带通滤波器（BPF）带阻滤波器（BEF）|A|0C通带带阻带带A0|A|0CA0通带带阻带带|A|0C1A0阻阻 C2通|A|0C1A0阻 C2通通各种滤波器理想的幅频特性：（1）低通（2）高通（1）带通（1）带阻滤波器的用途滤波器主要用来滤除信号中无用的频率成 分，例如，有一个较低频率的信号，其中包含 一些较高频率成分的干扰。1. 一阶RC低通滤波器(无源)一. 低通有源滤波器传递函数：截止频率：幅频特性：此电路的缺点 ：1、带负载能力差。2、无放大作用。3、特性不理想，边沿不陡 。幅频特性：0.707H截止频率01|A|2.一阶有源低通滤
8、波器传递函数：通带增益：截止频率：幅频特性及幅频特性曲线传递函数：幅频特性：缺点：阻带衰减太谩 。H0.707 1+Rf/R101+Rf/R1|A|3.二阶有源低通滤波器传递函数：当 Ao3时，滤波器可以稳定工作 。 此时特性与Q有关。当Q=0.707时，幅频特性较平坦。当ffL时，幅频特性曲线的斜率 为-40dB/dec。 当Ao3时，源滤波器自激。幅频特性及幅频特性曲线传递函数：通带增益：截止频率：二. 高通有源滤波器1.一阶有源高通滤波器幅频特性：缺点：阻带衰减太谩 。幅频特性及幅频特性曲线传递函数：01+Rf/R1 0.707(1+Rf/R1)L|A|2. 二阶有源高通滤波器由此绘出频
9、率响应特性曲线 (2)通带增益（1）幅频特性 ：其中：当AO3时，电路自激。幅频特性曲线 当 Ao3时，滤波器可以稳定工作 。 此时特性与Q有关。当Q=0.707时，幅频特性较平坦。当f fL时，幅频特性曲线的斜率为+40dB/dec。 可由低通和高通串联得到低通截止频率高通截止频率必须满足三. 有源带通滤波器可由低通和高通并联得到必须满足四. 有源带阻滤波器本章小结1集成运放可以构成加法、减法、积分、微分、对数和反对数等多种运算电路。在这些电路中，均存在深度负反馈。因此，运放工作 在线性放大状态。这时可以使用理想运放模型对电路进行分析，“虚短”和“虚断”的概念是电路分析的有力工具。2集成模拟乘法器是一种重要的模拟集成电路，在信号处理和频率变换方面得到了广泛的应用。集成模拟乘法器内部电路较为复杂，对生产工艺的要求也较高。熟练掌握这种器件在各种运算电路中的使用方法，是要求的重点。3有源滤波器是一种重要的信号处理电路，它可以突出有用频段的信号，衰减无用频段的信号，抑制干扰和噪声信号，达到选频和提高信噪比的目的。实际使用时，应根据具体情况选择低通、高通、带通或带阻滤波器，并确定滤波器的具体形式。
