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1、1,第8讲,12.3 模拟信号的运算电路,第12章 集成运算放大器,12.4 有源滤波器,2,12.3 模拟信号的放大和运算电路,(1) 反相比例运算放大器,虚地点,i1=iF+ ib-=iF , ib- =0,ib+ =0,u+ =0,u=u+=0,平衡电阻(使输入端对地的静态电阻相等):RP=R1/RF,F,3,例题1. R1=10k , RF=20k , ui =-1V。求:uo ，RP应为多大？,Au=-（RF/R1）=-20/10=-2 uo= Au ui=(-2)(-1)=2V RP=R1/RF=10/20=6.7 k,4,反相比例运算放大器输入电阻及反馈方式：,反馈电阻,5,(2
2、) 同相比例运算放大器,u-= u+= ui,ib+ =0,ib- =0,iF=if,RP=Rf/RF,6,例题2. Rf=10k , RF=20k , ui =-1V。求:uo ，RP应为多大？,uo= Au ui=(3)(-1)=-3V RP=Rf/RF =10/20=6.7 k,7,电压串联负反馈,同相比例运算放大器输入电阻及反馈方式：,输入电阻(高),反馈方式?,8,当RF=0时,Au=1,uo=ui,(3) 电压跟随器,此电路是电压并联负反馈，输入电阻大，输出电阻小，在电路中作用与分离元件的射极输出器相同，但是电压跟随性能好。,9,(4) 差动放大器,ib+ =0,ib- =0,u-
3、 = u+,10,以上电路的比较归纳：,1.它们都引入电压负反馈，因此输出电阻都比较小。 2.关于输入电阻 反相输入的输入电阻小， 同相输入的输入电阻高。 3.以上放大器均可级联,级联时放大倍数分别独立计算。,11,例题3. R1=10k , R2=20k , ui 1=-1V， ui 2=1V 。求:uo,12,例题3. 若ui1=sin t V， ui 2=1V ，求:uo,uo1= ui1= sin t V,uo2= ui2(1+R2/R1)=3V,13,(5) 反相求和运算：,虚地,若R1 =R2 =R,取RP= R1/ R2/RF,i1 + i2= iF,14,(6) 同相求和运算：
4、,取R1/R2=RF/Rf,15,(7) 微分运算：,u-= u+= 0,ib- =0,16,17,(8) 反相积分运算,uc = -uo,u-= u+= 0,18,反相积分器：如果u i=直流电压U,输出将反相积分，经过一定的时间后输出饱和。,积分时限,设Uom=15V,U=+3V, R=10k ,C=1F,=0.05秒,19,反相积分器：如果ui =-U=-3V，画出uo的波形图。,设Uom=15V,U=3V, R=10k ,C=1F,20,应用举例：输入方波，输出是三角波。,三角波发生器将在第六章中讲,21,（9）三运放电路,22,三运放电路(续),u-= u+,R、RW、R三个电阻可视
5、为串联,23,三运放电路(续),24,三运放电路是差动放大器，放大倍数可调。,由于输入均在同相端，此电路的输入电阻高。,三运放电路的特点,25,例1:由三运放放大器组成的温度测量电路,Rt 热敏电阻,Rt=f(TC),集成化:仪表放大器,26,例2. 求电压放大倍数Au=uo/ui 。,u-= u+=0,i1 =iF = i2 +i3,RP=R1/(RF + R2 /R3),27,例3. A/D变换器要求其输入电压的幅度为0+5V，现有信号变化范围为-5V+5V。试设计一电平抬高电路，将其变化范围变为0+5V。,uo = (ui /2)+2.5 V,28,例3(续),uo = (ui /2)+
6、2.5 V,= (ui +5) /2,uo1=-(10/20)(ui+5)=- (ui+5)/2,uo=-(20/20)uo1=- uo1 =(ui+5)/2,29,运算电路要求,1.熟记前8种基本运算电路的电路图及放大倍数公式。 2. 以上基本运算电路级联后输出的计算。 3. 会用 ib- =0, ib+ =0, u+ = u- 分析给定运算电路的 放大倍数。,30,12.4 有源滤波器,滤波电路的种类:,低通滤波器高通滤波器带通滤波器带阻滤波器,12.4.1 概述,31,传递函数：,幅频特性,相频特性,传递函数、幅频特性,32,滤波器分类(按频率特性进行分类)：,低通,高通,带通,带阻,3
7、3,一阶RC低通滤波器(无源),34,幅频特性、幅频特性曲线,35,通频带宽度(带宽),带宽:0 - 0,设R=10k,C为下列各值时的带宽:,C fo 1F 16Hz 0.047 F 340Hz 0.01 F 1600Hz,36,12.4.2 有源滤波器,1.一阶有源低通滤波器,传递函数中出现 的一次项,故称为一阶滤波器,37,相频特性：,幅频特性及幅频特性曲线,38,电路特点:,39,2. 一阶有源高通滤波器,40,幅频特性及幅频特性曲线,41,3.二阶有源低通滤波器,，AF=1+RF/R1,传递函数中出现 的二次项,故称为二阶滤波器,，,42,幅频特性曲线,43,R1= 时：AF=1,时：,44,一阶低通和二阶低通幅频特性曲线的区别,阶数越高，幅频特性曲线越接近理想滤波器,
