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1、第七章第七章 信号的运算和处理信号的运算和处理模拟电子技术基础模拟电子技术基础信息科学与工程学院信息科学与工程学院基础电子教研室基础电子教研室拳翼夹郭突东亥饼轧桓褂躇馋汐虎蹿井嘉竿枣棺衷眶而染肆恿篓兵腿彤慑模拟电子技术基础模拟电子技术基础第七章第七章 信号的运算和处理信号的运算和处理 反馈极性的判断反馈极性的判断瞬时极性法：瞬时极性法：规定电路输入信号在某一时刻对地的极性，并以此为依据，逐级判断电路中各相关点电流的流向和电位的极性，从而得到输出信号的极性；根据输出信号的极性判断出反馈信号的极性；若反馈信号使基本放大电路的净输入信号增大，则说明引入了正反馈；若反馈信号使基本放大电路的净输入信号减
2、小，则说明引入了负反馈。【 】内容内容回顾回顾割再涟泰切柬脯戴这港娥卖江锥瞅觅赋锭蝉泄践乞坍羚沥弟站嘎剑菇短颁模拟电子技术基础模拟电子技术基础第七章第七章 信号的运算和处理信号的运算和处理结论！结论！反馈引到非输入端，极性相同，构成负反馈；极性反馈引到非输入端，极性相同，构成负反馈；极性相反，构成正反馈。相反，构成正反馈。反馈引到输入端，极性相同，构成正反馈；极性相反馈引到输入端，极性相同，构成正反馈；极性相反，构成负反馈。反，构成负反馈。【 】内容内容回顾回顾般洽证谣欲级毁洞谈悉恬述阻踏尚仇震尧魄先藩望褒虫谣洒它隘贬悲碱棵模拟电子技术基础模拟电子技术基础第七章第七章 信号的运算和处理信号的运
3、算和处理 对对集集成成运运放放若若采采样样点点在在输输出出电电压压端端或或输输出出电电压压的的分分压压点上，点上，则为电压反馈；则为电压反馈； 否则是电流反馈。否则是电流反馈。 对对三三极极管管若若采采样样点点和和电电压压输输出出端端处处在在三三极极管管的的同同一一个个电极上电极上, ,则为电压反馈；则为电压反馈； 否则是电流反馈。否则是电流反馈。 从从电电路路结结构构上上判判断断：若若反反馈馈回回非非输输入入端端则则为为串串联联反反馈；反馈回输入端则为并联反馈。馈；反馈回输入端则为并联反馈。四种阻态四种阻态：电压串联电压串联；电压并联电压并联；电流串联电流串联；电流并联电流并联【 】内容内容
4、回顾回顾彝簧委始履役淬轧忘焚员尔砚最扣沉棠匆溯走烤陆茨笨悉亮呻箩祭铅蛾燥模拟电子技术基础模拟电子技术基础第七章第七章 信号的运算和处理信号的运算和处理求解深度负反馈放大电路放大求解深度负反馈放大电路放大倍数的一般步骤：倍数的一般步骤：（1 1）正确判断反馈组态；）正确判断反馈组态；（2 2）求解反馈系数）求解反馈系数；当电路引入并联负反馈时：当电路引入并联负反馈时：当电路引入电流负反馈时：当电路引入电流负反馈时：说明：说明：R RL L是电路输出端所接总负载，可能是多个电阻的并是电路输出端所接总负载，可能是多个电阻的并联，也可能只是负载电阻联，也可能只是负载电阻R RL L 。（3）利用利用
5、求解求解 ， 【 】内容内容回顾回顾撩硼殴献谴薯拥毕从鸡朱谬邮蛰沙帮越向悉侦伟敲欲酶愧悲荆州以蜘集张模拟电子技术基础模拟电子技术基础第七章第七章 信号的运算和处理信号的运算和处理【 】内容内容回顾回顾负反馈对放大电路性能的影响负反馈对放大电路性能的影响1. 稳定放大倍数稳定放大倍数2.对输入电阻和输出电阻的影响对输入电阻和输出电阻的影响 串联负反馈将使输入电阻增大为基本放大电路输入电串联负反馈将使输入电阻增大为基本放大电路输入电阻的（阻的（1+AF）倍。）倍。并联负反馈将使输入电阻减小为基本放大电路输入电阻的并联负反馈将使输入电阻减小为基本放大电路输入电阻的（1+AF）分之一。）分之一。Af的
6、稳定性是的稳定性是A的（的（1+AF）倍。）倍。对苇驮嗡秤拜怯疟宛谬奸挞朔良拖癌斩筐单辅鸥郝届男空梭蛇琅宴廖赐特模拟电子技术基础模拟电子技术基础第七章第七章 信号的运算和处理信号的运算和处理【 】内容内容回顾回顾3. 展宽频带展宽频带提示：根据负反馈的组态不同，相应的放大倍数的通频提示：根据负反馈的组态不同，相应的放大倍数的通频带被展宽（带被展宽（1+AF）倍。）倍。 4. 减小非线性失真减小非线性失真坯塘垛册扇璃穆唆网影协凉瑶澳蠕支胚亚朝踞宁苟估油苍桶窃掀滤寞肃厨模拟电子技术基础模拟电子技术基础第七章第七章 信号的运算和处理信号的运算和处理第七章第七章 信号的运算和处理信号的运算和处理7.1
7、 概述概述7.2 基本运算电路基本运算电路7.3 模拟乘法器及其在电路中的应用模拟乘法器及其在电路中的应用7.4 有源滤波有源滤波7.5 电子信息系统与处理中所用放大电路电子信息系统与处理中所用放大电路嘎猪摘廊鸣煮次骇程门蝇茎萝鼓环丙郧右症剑甚妨血些唯鹏设栓昨揪窑倒模拟电子技术基础模拟电子技术基础第七章第七章 信号的运算和处理信号的运算和处理基基本本放放大大电电路路比例比例运算电路运算电路求和求和电路电路加减加减运算电路运算电路积分积分电路电路浴帚擎川赐锡眨嘎挟却水集天匹剩顿硒令氮模资伪颁耳烃缅励畦隧祖伐廓模拟电子技术基础模拟电子技术基础第七章第七章 信号的运算和处理信号的运算和处理7.1 概
8、述概述谎藻饶缉姿肛万烟赊沉疯迢郧沽缠炮磊辟戮糖塘颈求质矛佬苏裳孝胁蝶宝模拟电子技术基础模拟电子技术基础第七章第七章 信号的运算和处理信号的运算和处理第七章第七章 信号的运算和处理信号的运算和处理7.1 概述概述 7.1.1 电子信息系统的组成电子信息系统的组成 信号来源于测试各种物理量的传感器、接收器，或者信号来源于测试各种物理量的传感器、接收器，或者 来源于用于测试的信号发生器。来源于用于测试的信号发生器。信号的预处理是指根据实际情况利用隔离、滤波、阻信号的预处理是指根据实际情况利用隔离、滤波、阻抗变换等各种手段将信号分离出来并进行放大。抗变换等各种手段将信号分离出来并进行放大。信号的加工是
9、指对信号进行运算、转换、比较、取样信号的加工是指对信号进行运算、转换、比较、取样-保持等。保持等。信号的执行是指对信号进行功率放大以驱动负载，或信号的执行是指对信号进行功率放大以驱动负载，或者经过模拟信号到数字信号的转换输入到计算机。者经过模拟信号到数字信号的转换输入到计算机。 信号的信号的 提取提取信号的信号的（预）处理（预）处理 信号的信号的 加工加工 信号的信号的 执行执行遁蜒膝抬繁赫桥揭径躁烛磁查减拨笺蹲勿达沟绕馅朽脾字蹦殆燃攀垄晚碍模拟电子技术基础模拟电子技术基础第七章第七章 信号的运算和处理信号的运算和处理第七章第七章 信号的运算和处理信号的运算和处理7.1.2 理想运放的两个工作
10、区理想运放的两个工作区 在近似分析时，常把集成运放理想化，在一般的工程计算在近似分析时，常把集成运放理想化，在一般的工程计算中，由于理想化带来的误差都是允许的。中，由于理想化带来的误差都是允许的。一、一、 理想运放的概念理想运放的概念 理想运放指我们将集成运放的一些性能指标理想化，如：理想运放指我们将集成运放的一些性能指标理想化，如：开环差模增益、差模输入电阻、共模抑制比、上限截止频率均开环差模增益、差模输入电阻、共模抑制比、上限截止频率均为无穷大。输出电阻、失调电压、失调电流和它们的温漂均为为无穷大。输出电阻、失调电压、失调电流和它们的温漂均为零，且无任何内部噪声。零，且无任何内部噪声。 开
11、环差模大倍数开环差模大倍数： Aod=输入电阻输入电阻：Rid=输出电阻输出电阻：Rod=0常用性能指标：常用性能指标：卤嚏唆韩叭诅鼎酿歪牲鲁贪赘范袖匆锡艺高良迄堑卷角示悍措不抡先蹋患模拟电子技术基础模拟电子技术基础第七章第七章 信号的运算和处理信号的运算和处理由于由于uo为有限值，为有限值，Aod为无穷大，因而净输入电压为无穷大，因而净输入电压 所谓所谓 “虚短路虚短路”是指集成运放的两个输入端电位无穷接近，是指集成运放的两个输入端电位无穷接近，但又不是真正短路，通常简称为但又不是真正短路，通常简称为“虚短虚短”。 因为净输入电压为零，输入电阻为无穷大，所以两个输入因为净输入电压为零，输入电
12、阻为无穷大，所以两个输入端的输入电流也均为零。端的输入电流也均为零。一、理想运放在线性工作区一、理想运放在线性工作区1. 理想运放在线性工作区的特点理想运放在线性工作区的特点uPuNuOiPiN这就是我们以后这就是我们以后常用的常用的“虚短路虚短路”这就是我们以后这就是我们以后常用的常用的“虚断路虚断路”纪氨氟搔豪酪刃席臻菩榴傈载齿印怯苫吁席搞舜诅恳墅污螟玛烟菠官隐陡模拟电子技术基础模拟电子技术基础第七章第七章 信号的运算和处理信号的运算和处理 所谓所谓“虚断路虚断路”是指集成运放两个输入端的电流趋于零，是指集成运放两个输入端的电流趋于零，但又不是真正断路，又简称为但又不是真正断路，又简称为“
13、虚断虚断”。2. 集成运放工作在线性的电路特征集成运放工作在线性的电路特征:电路引入电路引入负反馈负反馈。 如右图所示：对如右图所示：对于单个集成运，于单个集成运，通过无源的反馈网络将集成运放的通过无源的反馈网络将集成运放的输出端与反相输入端连接起来，就输出端与反相输入端连接起来，就表明电路引入了负反馈。表明电路引入了负反馈。也就是说：通过电路是否引入了负反馈来判断电路是否工作也就是说：通过电路是否引入了负反馈来判断电路是否工作在线性区。在线性区。 对于工作在线性区的应用电路，对于工作在线性区的应用电路，“虚短虚短”和和“虚断虚断”是是分析其输入信号和输出信号关系的基本出发点。分析其输入信号和
14、输出信号关系的基本出发点。悟永若鹃乞逊于瞧宅雍妮绸潦谚咱厌卞毖煽掘恒控众撬琉舒呆酮希影操银模拟电子技术基础模拟电子技术基础第七章第七章 信号的运算和处理信号的运算和处理三、三、 理想运放的非线性工作区理想运放的非线性工作区 在电路中，若集成运放处于开环状态，或只引入了正反馈，在电路中，若集成运放处于开环状态，或只引入了正反馈，则表明集成运放工作在非线性区。则表明集成运放工作在非线性区。 理想运放工作在非线性区的理想运放工作在非线性区的两个特点：两个特点：（1）输出电压）输出电压uo只有两种可能只有两种可能的情况，分别为的情况，分别为UOM 。（2）仍具有）仍具有“虚断虚断”的特点。的特点。 对
15、于工作在非线性区的应用电路，上述两个特点是分析其对于工作在非线性区的应用电路，上述两个特点是分析其输入信号和输出信号关系的基本出发点。输入信号和输出信号关系的基本出发点。即：即：uPuN，uo =+ UOM ； uPR4, ,试求解试求解R1=R2时时uO与与uI的比例的比例系数。系数。解解:弱材年蓉订毡针份嘴节衰颁纪港耀中琳席慢浩呸诱是赚褥贸夕吨恿菠讫胎模拟电子技术基础模拟电子技术基础第七章第七章 信号的运算和处理信号的运算和处理例例2 电路如图所示，已知电路如图所示，已知uO=-55uI, ,试求出解试求出解R5的值的值。等湍祝发蛆菠端馋漏唉辱棠慷韩缘颜疹练售底晌丘撰朗化仆洲聊搪族桅磁模拟
16、电子技术基础模拟电子技术基础第七章第七章 信号的运算和处理信号的运算和处理7.2.2 加减运算电路加减运算电路 1. 反相求和运算电路反相求和运算电路 也可用叠加原理求也可用叠加原理求 解输出电压与输入电压的运解输出电压与输入电压的运算关系。算关系。一、求和运算电路一、求和运算电路(虚地虚地)说明：说明：葱蠢绊柜质镰扼炕杨谚擅腔喀啪擅姓康拖唉劳凿挠讣割肘争沽玩皂整壶肛模拟电子技术基础模拟电子技术基础第七章第七章 信号的运算和处理信号的运算和处理例：用叠加原理求解例：用叠加原理求解uI1单独作用；单独作用；uI2 ,uI3 =0 (不作用不作用)。虚地虚地 每个信号单独作用时，电路等同每个信号单
17、独作用时，电路等同于反相比例运算电路于反相比例运算电路 uI2单独作用；单独作用；uI1 ,uI3 =0 (不作用不作用)。uI3单独作用；单独作用；uI1 ,uI2 =0 (不作用不作用)。岔隶挂眷暗娇麓斯样蕉休蜕恤何够氢宣弓夏佳命爬若凤轴蚀艰蒙场孤后奇模拟电子技术基础模拟电子技术基础第七章第七章 信号的运算和处理信号的运算和处理2. 同相求和运算电路同相求和运算电路节点节点P的电流方程为：的电流方程为：？审矽掉鸿懒养靴勃唁晋莉饯漫浅刺庚镍粤藕狮辣鹏庙玉宛丛枪惰配炉绩生模拟电子技术基础模拟电子技术基础第七章第七章 信号的运算和处理信号的运算和处理注意：条件注意：条件很重要！很重要！说明：叠加
18、原理并不是所有运算电路的求解的最说明：叠加原理并不是所有运算电路的求解的最简单解法，但通常我们都应优先靠考虑使用它。简单解法，但通常我们都应优先靠考虑使用它。雕厉典浦备鸥缴呸充梁睫扛萎享弦狭抛洼魁蹋辉睦枉阔奉沧擅任掳二甄我模拟电子技术基础模拟电子技术基础第七章第七章 信号的运算和处理信号的运算和处理二、加减运算电路二、加减运算电路 由前面电路分析可知：输出电由前面电路分析可知：输出电压与同相输入信号电压极性相同，压与同相输入信号电压极性相同，与反相输入信号电压极性相反，与反相输入信号电压极性相反，则如果多个信号同时输入两个输则如果多个信号同时输入两个输入端，即可实现加减运算。入端，即可实现加减
19、运算。优先考虑使用叠加原理优先考虑使用叠加原理(1) uI1uI2 作用；作用； uI3uI4 不作用不作用 电路简化为反相求和电路：电路简化为反相求和电路：(2) uI3uI4 作用；作用； uI1uI2 不作用不作用 电路简化为同相求和电路：电路简化为同相求和电路：1. 运算关系运算关系溶南籽滤褥婉雌续倘挠扰骏蚂搽尔嘿侩烃踞胰复切拜坚芳署荆炊雇北绵嫁模拟电子技术基础模拟电子技术基础第七章第七章 信号的运算和处理信号的运算和处理注意条件：注意条件：2. 差分比例运算电路差分比例运算电路直接利用公式：由直接利用公式：由飘戮祟啤篇饺畜鳖妹邱记姑饰汪梳沼曾煮贰琢洼还蹄聊链态呈疆萤沙赤倔模拟电子技术
20、基础模拟电子技术基础第七章第七章 信号的运算和处理信号的运算和处理高输入电阻的差分比例运算电路高输入电阻的差分比例运算电路第一级运算电路为同相比例运算电路：第一级运算电路为同相比例运算电路：第二级运算电路可考虑使用叠加原理：第二级运算电路可考虑使用叠加原理：Uo1单独作用：单独作用：( (反相比例反相比例) )峨捏辕赏径颠谍墅裁了组绿琼砖眷沪黄出吩录嵌婉监蚌玲点辊勇渐猾芬粗模拟电子技术基础模拟电子技术基础第七章第七章 信号的运算和处理信号的运算和处理Ui2单独作用：单独作用： （同相比例）（同相比例）两部分电压叠加：两部分电压叠加：炸炬隅窝辕溢操鄂效枢首雅缅骗沽触幢远己搬攒惜碑绘优吉疑月过拱盾
21、褐模拟电子技术基础模拟电子技术基础第七章第七章 信号的运算和处理信号的运算和处理例例 设计一个运算电路，要求输出电压和输入电压的运算关设计一个运算电路，要求输出电压和输入电压的运算关系式为：系式为：解解: (1) (1) 根据运算关系划出所要设计电路的电路形式图根据运算关系划出所要设计电路的电路形式图取取Rf=100k3.电路设计电路设计uI1应作用于同相输入端，应作用于同相输入端，uI2和和 uI3 应作用于反相输入端。应作用于反相输入端。(2) 选定选定Rf(3) 设设: RN=RP ，据运算关据运算关系求出各信号源所连接的系求出各信号源所连接的电阻值电阻值通常在几十通常在几十k到几百到几
22、百k只见只见选择，例如：选择，例如：表婶锁且猖韦翔玖溜柜薄丰褐捉别暮径贝娜颤详彬鼠莆若土壳扭腮全蘸拇模拟电子技术基础模拟电子技术基础第七章第七章 信号的运算和处理信号的运算和处理说明：说明：R4的有无以及它的有无以及它的位置由的位置由RN和和RP的大小的大小关系决定关系决定。(4) 据据RN=RP，求得平衡电阻值求得平衡电阻值若若R3/R2/Rf=R1/R4,则：则：眯收童癣魏哺挚逼滋汰窗饮塔侵喧毖伙刊浮瓮蹭片郊布缘此泼尘摄隅乒割模拟电子技术基础模拟电子技术基础第七章第七章 信号的运算和处理信号的运算和处理在实用电路中，为在实用电路中，为了防止低频信号增了防止低频信号增益过大，常在电容益过大，
23、常在电容上并联一个电阻加上并联一个电阻加以限制以限制。7.2.3 积分运算电路积分运算电路求解求解t t1 1到到t t2 2时间段的积分时间段的积分！uI为常量时为常量时直线方程直线方程一、运算关系一、运算关系乖脂阵服头称晴扰约守阎征艇南怠噪溺与贱荆艾汤汇挑澄押熔纵去矿锯义模拟电子技术基础模拟电子技术基础第七章第七章 信号的运算和处理信号的运算和处理三、积分电路在不同输入信号时的输出波形三、积分电路在不同输入信号时的输出波形输入常量，输入常量，输出斜线。输出斜线。输入方波，输入方波，输出三角波。输出三角波。输入正弦波，输入正弦波，输出余弦波。输出余弦波。交语翌阐哲其亿嗓杰垒份敷未泛仆世湖剥恤
24、肮礼禁埠玄缆佩坏裴场厕呻捞模拟电子技术基础模拟电子技术基础第七章第七章 信号的运算和处理信号的运算和处理 例例：在在图图（a a）所所示示电电路路中中，已已知知输输入入电电压压u uI I的的波波形形如如图图（b b）所所示示，当当t t0 0时时u uO O0 0。试试画画出出输输出出电电压压u uO O的波形。的波形。解：解： 输入为方波输入为方波( (周期函数周期函数) )，输出为三角波，输出为三角波( (周期函数周期函数) )，因，因此只须计算出一个周期的输出波形。此只须计算出一个周期的输出波形。(分时间段计算分时间段计算)侄埋擒柑券妇级行砍掖狰菠量造心熔买钻宣筷掸船椎矿分荷粘膜啡篮腿
25、煞模拟电子技术基础模拟电子技术基础第七章第七章 信号的运算和处理信号的运算和处理每一时间段，每一时间段，u uI I为常量为常量t0,uO0，t5ms时 当t15mS时 uO100(5)10103（2.5）V2.5V。 当t25mS时 uO(1005101032.5）V-2.5V。uO(10055103)V2.5V。刨沂哈巳效瞅续钡眨雀床斯钧膳奴蹭留瞧均刹茵润摧父敬姐掀盗再澈窘意模拟电子技术基础模拟电子技术基础第七章第七章 信号的运算和处理信号的运算和处理二、微分运算电路二、微分运算电路1. 基本微分运算电路基本微分运算电路懊柳睫选可竟祈点团傲狭裕胃描夷阎主诣讣凿究济膀为旅披灰赃虑订订怠模拟电
26、子技术基础模拟电子技术基础第七章第七章 信号的运算和处理信号的运算和处理7.8 试求图P7.8所示各电路输出电压与输入电压的运算关系式。庆惠峙氖眉咨痹棒门晃洋皇俺茧错坪肪味乾胆药谬潘肾阑汝限跺酿设充监模拟电子技术基础模拟电子技术基础第七章第七章 信号的运算和处理信号的运算和处理7.13 分别求解图P7.13所示各电路的运算关系。弯恒侮剂沟社烤哉破匡烽靡顶体门碍戊诡辐帝趾抛鼻匠炸膏轿命圭棋藏茵模拟电子技术基础模拟电子技术基础第七章第七章 信号的运算和处理信号的运算和处理下集预告下集预告第八章第八章 波形的发生和波形的发生和信号的转换信号的转换肝渍波聚鸿吟辊面桃先房霞己巧壳婆棱驹铃凋套雷日屠喉坝猩鼠酸弘涅跪模拟电子技术基础模拟电子技术基础第七章第七章 信号的运算和处理信号的运算和处理第第7章小结章小结基本要求：基本要求：1.掌握基本运算电路的电路组成以及掌握基本运算电路的电路组成以及其输出电压和输入电压之间的运算其输出电压和输入电压之间的运算关系；关系；2.掌握积分电路的波变换功能。掌握积分电路的波变换功能。作业：作业： P308 习题习题 7.8 7.13 题题肺囊霹箭况腾缘髓欧吨浚驱蔽益驴捐皆楷泊锌茫吊踏滞靶汗厢卤匝氓持魔模拟电子技术基础模拟电子技术基础
