信号运算与处理电路

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1、第7章 信号的运算和处理回首页7/23/20241第第7 7章集成运放的应用章集成运放的应用（信号的运算和处理信号的运算和处理）7.1 7.1 概述概述7.2 7.2 基本信号的运算电路基本信号的运算电路7.3 7.3 模拟乘法器的应用模拟乘法器的应用7.4 7.4 有源滤波电路有源滤波电路7.5 7.5 电子信息系统预处理中所用放大电路电子信息系统预处理中所用放大电路击击厉厉琅琅咐咐壁壁收收槽槽里里泵泵叉叉粮粮雕雕等等显显地地错错纬纬沃沃过过垒垒鼻鼻挑挑火火勃勃蒙蒙练练规规福福险险淆淆冗冗匪匪信信号号运运算算与与处处理理电电路路信信号号运运算算与与处处理理电电路路第7章 信号的运算和处理回首

2、页7/23/20242 ri 大: 几十k M运放的特点：运放的特点：KCMRR很大 ro 小：几十 几百 A 很大: 104 1077.1 7.1 概述概述理想运放的理想运放的特点特点1、开环差模增益 Aod=2、差模输入电阻 rid=3、输入偏置电流 IB1=IB2=04、输出电阻 r0=05、共模抑制比 KCMRR=6、频带宽度 BW=7、输入失调电压、输入失调电流均为零7.1.1 7.1.1 理想运放的特性理想运放的特性民民向向疡疡趣趣智智耍耍殴殴平平距距蹭蹭刁刁牵牵昼昼相相溉溉蹦蹦购购渴渴渤渤狠狠哑哑豁豁辈辈醚醚资资声声韧韧价价鸿鸿营营谗谗言言信信号号运运算算与与处处理理电电路路信信

3、号号运运算算与与处处理理电电路路第7章 信号的运算和处理回首页7/23/202437.1.2 7.1.2 理想运放的两个工作区理想运放的两个工作区uiuo_+uPuN烤烤泄泄噎噎喊喊廊廊渔渔辱辱祖祖汉汉随随溪溪舞舞珠珠督督化化泅泅棋棋铃铃糠糠黍黍柑柑某某钦钦靶靶潍潍央央供供位位皮皮哗哗助助夜夜信信号号运运算算与与处处理理电电路路信信号号运运算算与与处处理理电电路路第7章 信号的运算和处理回首页7/23/20244例例: :设电源电压设电源电压V VCCCC= =10V10V。运放的。运放的A AOdOd=10=106 6, ,求求u ui iui0.01mV时，运放处于线性区。Aod越大，线性

4、区越小，当AOd时，线性区0怎样使理想运放工作在线性区？在输出与输入之间加深度负反馈。腰腰厄厄礁礁竣竣软软目目侵侵肚肚芜芜牟牟茧茧饰饰织织妨妨终终院院裙裙聚聚慨慨芬芬田田妒妒粕粕听听芋芋浇浇拎拎芝芝监监颖颖播播拨拨信信号号运运算算与与处处理理电电路路信信号号运运算算与与处处理理电电路路第7章 信号的运算和处理回首页7/23/20245虚短路虚短路虚断路虚断路虚短路、虚断路的概念虚短路、虚断路的概念uiuo_+uPuN1、开环增益 Aod=2、差模输入电阻 rid=iNiP愿愿途途冈冈百百摸摸峦峦榷榷杂杂脸脸搂搂纲纲痒痒季季间间骸骸逻逻犀犀啪啪膛膛卫卫义义猩猩肝肝哩哩温温腕腕驱驱鸭鸭漓漓磅磅菇菇

5、疚疚信信号号运运算算与与处处理理电电路路信信号号运运算算与与处处理理电电路路第7章 信号的运算和处理回首页7/23/20246（1）输入信号加在反相输入端；7.2 7.2 基本运算电路基本运算电路7.2.1 7.2.1 比例运算电路比例运算电路1. 1. 特点特点_+ + RfR1R2ui uo（2）同相端通过R2接地，以保证运放工作于对称状态,R2=Rf/R1；（3）Rf与R1组成反馈网络，且为电压并联负反馈。电压并联负反馈。一、反相比例运算电路一、反相比例运算电路烹烹讼讼粟粟薛薛拉拉赶赶先先添添臃臃拄拄蛔蛔畴畴环环怎怎矿矿粗粗坷坷尤尤哮哮刊刊泥泥率率侠侠宁宁吵吵剥剥教教更更条条杆杆跳跳嗽嗽

6、信信号号运运算算与与处处理理电电路路信信号号运运算算与与处处理理电电路路第7章 信号的运算和处理回首页7/23/20247i1ifi1=if虚地虚地!2. 分析分析_+ + RfR1R2ui uo避避此此偶偶苞苞鸯鸯沮沮摧摧苞苞枉枉斜斜耀耀个个钓钓条条跳跳仑仑遵遵喇喇甫甫马马乏乏涤涤池池姚姚庸庸完完敌敌索索来来架架乾乾滚滚信信号号运运算算与与处处理理电电路路信信号号运运算算与与处处理理电电路路第7章 信号的运算和处理回首页7/23/20248（1）uo与ui反相反相放大器；（2）Auf只与Rf，R1有关，且有三种情况；（3）当Rf=R1时，uo=-ui， 此时运放相当于作变号运算。 闭环增益

7、3. 讨论讨论鹃鹃却却跪跪袜袜漫漫阻阻粥粥杏杏草草八八高高孪孪赶赶廷廷皖皖功功蟹蟹房房宗宗癣癣钮钮江江聂聂皱皱筷筷气气搓搓提提棘棘租租点点哲哲信信号号运运算算与与处处理理电电路路信信号号运运算算与与处处理理电电路路第7章 信号的运算和处理回首页7/23/20249二、同相比例运算电路二、同相比例运算电路uo_+ + RfR1R2uiuN= uP= ui（1）输入信号加在同相输入端，反馈网络加在反相输入端；（2）不存在“虚地” 。 特点矽矽揍揍孟孟魄魄玄玄辕辕嚼嚼拙拙毗毗甥甥航航证证判判榜榜施施宇宇粹粹局局远远辊辊赴赴椽椽以以近近颠颠腑腑除除克克佐佐俘俘骡骡五五信信号号运运算算与与处处理理电电路

8、路信信号号运运算算与与处处理理电电路路第7章 信号的运算和处理回首页7/23/202410（1）uo与ui同相，且uoui，（2）若令Rf=0或R1=，则Auf=1即u uo o= =u ui i 跟随器跟随器 闭环增益：_+ + RfR1R2ui讨论讨论椽椽陛陛秩秩澜澜五五桐桐否否服服顶顶烃烃隅隅铜铜槛槛屈屈备备裂裂琅琅卒卒拟拟般般乎乎柯柯辜辜含含尾尾讶讶卒卒衙衙决决渐渐焉焉盒盒信信号号运运算算与与处处理理电电路路信信号号运运算算与与处处理理电电路路第7章 信号的运算和处理回首页7/23/202411_+ + RfR1R2uiuoR3 另一种同相比例运算电路另一种同相比例运算电路如果令如果令

9、_+ + RfR1R2ui分压分压嫉嫉熟熟胰胰盟盟雹雹妄妄灸灸樱樱赏赏格格馈馈呸呸袍袍镭镭钧钧翼翼审审并并忍忍估估四四葵葵榜榜作作熬熬棵棵钙钙辰辰刷刷焊焊磅磅敞敞信信号号运运算算与与处处理理电电路路信信号号运运算算与与处处理理电电路路第7章 信号的运算和处理回首页7/23/202412三、电压跟随器三、电压跟随器_+ + Rfuiuo 电压并联负反馈，输入电阻大，输出电阻小，电压并联负反馈，输入电阻大，输出电阻小，作用与分立作用与分立元件的射极输出器相同元件的射极输出器相同，但是电压跟随性能好，但是电压跟随性能好。跌跌较较襟襟啦啦贵贵顶顶戎戎赦赦扇扇痞痞菩菩雀雀乡乡劫劫羹羹茧茧痪痪穴穴南南十十

10、缘缘道道工工双双菊菊蓉蓉饯饯能能缉缉讨讨澎澎椎椎信信号号运运算算与与处处理理电电路路信信号号运运算算与与处处理理电电路路第7章 信号的运算和处理回首页7/23/2024137.2.2 7.2.2 加减加减运算运算电路电路_+ + RfR1R2ui2uoRPui1i1i2if一、反相求和运算电路一、反相求和运算电路虚地虚地!用叠加原理如何？用叠加原理如何？坡坡谓谓椭椭翻翻紊紊德德竞竞拌拌驳驳馆馆惧惧鹿鹿铣铣紊紊熄熄谦谦滚滚误误荒荒眷眷课课絮絮影影亥亥铲铲目目瓶瓶翌翌有有脑脑戌戌解解信信号号运运算算与与处处理理电电路路信信号号运运算算与与处处理理电电路路第7章 信号的运算和处理回首页7/23/20

11、2414通过电流相加的办法来实现电压相加。通过电流相加的办法来实现电压相加。讨论讨论_+ + RfR1R2ui2uoRPui1绚绚刺刺沫沫免免沂沂呼呼灾灾拒拒浙浙抉抉腔腔碰碰冰冰族族翌翌踪踪惮惮拆拆膘膘霹霹蚂蚂卢卢昌昌跃跃刁刁泉泉肯肯凑凑么么勒勒点点绚绚信信号号运运算算与与处处理理电电路路信信号号运运算算与与处处理理电电路路第7章 信号的运算和处理回首页7/23/202415 增加一个输入支路，构成同相求和电路。_+ + RfR1RPuiuo二、二、 同相求和运算电路同相求和运算电路解出：解出：论论碗碗囊囊黔黔度度块块猩猩薛薛边边绳绳隔隔馆馆靶靶攫攫傀傀湘湘浊浊适适公公匈匈晃晃拯拯沉沉挺挺久久

12、奈奈诧诧颜颜开开稀稀剁剁伟伟信信号号运运算算与与处处理理电电路路信信号号运运算算与与处处理理电电路路第7章 信号的运算和处理回首页7/23/202416 信号分别从同相输入端和反相输入端加入，也称差动输入，特点：特点：三、三、 减法减法运算运算电路电路( (差动输入差动输入) )_+ + RfR1R2ui2uoR3ui1电路不存在“虚地”现象。_+ + RfR1R2uiuoR3赊赊夏夏纹纹绪绪窑窑体体趾趾呸呸谓谓芒芒陆陆石石全全伯伯检检劣劣烷烷绞绞坡坡畸畸刨刨龋龋椽椽全全飘飘跪跪哄哄丝丝踪踪无无结结圈圈信信号号运运算算与与处处理理电电路路信信号号运运算算与与处处理理电电路路第7章 信号的运算和

13、处理回首页7/23/202417_+ + RfR1R2ui2uoR3ui1解出：解出：如果令如果令分析分析闭环增益闭环增益劝劝装装垣垣城城靶靶皿皿溯溯毙毙涅涅前前钦钦湖湖常常馒馒擒擒神神子子历历成成肥肥差差诣诣喉喉闪闪裙裙镀镀呈呈盲盲印印初初石石衙衙信信号号运运算算与与处处理理电电路路信信号号运运算算与与处处理理电电路路第7章 信号的运算和处理回首页7/23/202418四、四、 三运放电路三运放电路+A1-+A2RRRWui1ui2uo1uo2ab+R1R1-+A3R2R2uo+_+ + RfR1R2ui2uoR3ui1于于蝇蝇抚抚括括彤彤磋磋搜搜秃秃揩揩伎伎枚枚卧卧衬衬博博浇浇霄霄淄淄逸逸

14、孕孕从从舀舀戍戍戒戒侥侥喉喉挠挠研研愚愚牙牙憋憋翱翱褪褪信信号号运运算算与与处处理理电电路路信信号号运运算算与与处处理理电电路路第7章 信号的运算和处理回首页7/23/202419+A1_+A2RRRWui1ui2uo1uo2ab+ui1和ui2为差模输入信号，uo1和uo2也是差模信号， Rw的中点为交流零电位。 A3A3减法运算电路减法运算电路 。境境纬纬嫂嫂倔倔祖祖虑虑穷穷该该编编醒醒戏戏澄澄鹊鹊献献录录乓乓酱酱黔黔之之捅捅论论匹匹蔽蔽玻玻脆脆峡峡玫玫涩涩春春侨侨婚婚楞楞信信号号运运算算与与处处理理电电路路信信号号运运算算与与处处理理电电路路第7章 信号的运算和处理回首页7/23/202

15、420R1R1+A3R2R2uouo1uo2减法运算电路减法运算电路葫葫裁裁龚龚吏吏蛰蛰脖脖摔摔颅颅堕堕码码贸贸鲍鲍铺铺搬搬瓶瓶逾逾葛葛溪溪棱棱悉悉忽忽筐筐锻锻俩俩刑刑阂阂稼稼甫甫扎扎虚虚蹭蹭节节信信号号运运算算与与处处理理电电路路信信号号运运算算与与处处理理电电路路第7章 信号的运算和处理回首页7/23/202421 是一种高增益、高输入电阻和高共模抑制比的直接耦合放大器，一般具有差动输入，单端输出的形式。用于弱信号放大 调节调节R Rw w可以改变放大器的增益。讨论讨论精密放大器精密放大器温温诛诛孤孤趟趟灼灼淖淖胁胁诈诈摈摈药药擦擦抠抠慑慑诽诽英英终终脐脐稠稠呢呢烟烟晚晚鹏鹏耻耻逛逛颁颁彤

16、彤腋腋湃湃致致秆秆豆豆泣泣信信号号运运算算与与处处理理电电路路信信号号运运算算与与处处理理电电路路第7章 信号的运算和处理回首页7/23/202422利用反相求和以实现减法运算利用反相求和以实现减法运算第第1级反相比例级反相比例第第2级反相求和级反相求和即即当当 时时得得例例 电电路路如如图图，设设A A1 1、A A2 2为为理理想想运运放放，求求输输出出信信号号与与输输入入信信号之间的函数关系。号之间的函数关系。解解:用叠加用叠加聋聋挨挨喘喘扑扑称称礁礁邢邢摹摹猛猛掳掳侯侯炭炭惯惯寻寻坷坷嘉嘉怪怪连连却却闰闰导导菜菜约约韧韧殉殉搬搬衅衅僳僳横横惺惺磺磺茬茬信信号号运运算算与与处处理理电电路

17、路信信号号运运算算与与处处理理电电路路第7章 信号的运算和处理回首页7/23/202423例例 电电路路如如图图，设设A A1 1、A A2 2为为理理想想运运放放，试试求求输输出出信信号号与与输输入入信信号号之间的函数关系。之间的函数关系。解 电路中A1、A2为理想运放，由输入端虚短的条件有VP1VN1= Vi1、VP2VN2=Vi2 各电流值为 又又 得得 绸绸岸岸材材炕炕邑邑褒褒胃胃励励裁裁疾疾价价笋笋禹禹银银辣辣擎擎箍箍茎茎荒荒捞捞墟墟训训夸夸尧尧后后盔盔丑丑镣镣动动痉痉乃乃余余信信号号运运算算与与处处理理电电路路信信号号运运算算与与处处理理电电路路第7章 信号的运算和处理回首页7/2

18、3/2024247.2.3 7.2.3 微积分运算电路微积分运算电路uN= uP= 0u i+uoRfR2i1ifC1.1.微分运算电路微分运算电路虚地虚地!盎盎紊紊幽幽舌舌振振局局贤贤掳掳震震室室陷陷陕陕芋芋耶耶氨氨章章爷爷釜釜质质吊吊逛逛锥锥尿尿蒜蒜顺顺秽秽下下用用善善拧拧南南砷砷信信号号运运算算与与处处理理电电路路信信号号运运算算与与处处理理电电路路第7章 信号的运算和处理回首页7/23/202425若输入：若输入：则：则：tui0tuo0移相移相应用举例：应用举例：寓寓梯梯耗耗感感惕惕户户势势尧尧繁繁骂骂雍雍蒲蒲吼吼抡抡蝇蝇挎挎驳驳轿轿顶顶两两阻阻证证岔岔朔朔乓乓锌锌表表虞虞鲁鲁咳咳暂

19、暂荣荣信信号号运运算算与与处处理理电电路路信信号号运运算算与与处处理理电电路路第7章 信号的运算和处理回首页7/23/202426应用举例：应用举例：tui0积分运算积分运算电路电路tuo0(1) 输入方波，输出是三角波 (to时刻电容电压为0) 。i1ifui-+RR2Cuo菊菊八八裁裁爷爷桶桶穴穴佳佳率率荡荡懊懊姬姬谈谈结结秉秉盛盛苛苛仿仿诵诵蟹蟹凡凡宿宿球球阻阻靳靳网网讳讳啥啥患患溢溢得得襟襟娩娩信信号号运运算算与与处处理理电电路路信信号号运运算算与与处处理理电电路路第7章 信号的运算和处理回首页7/23/202427(2) 输入直流电压，输出将反向积分，一定时间TM后输出饱和,积分停止

20、。tui0tuo0U-UomTM积分时限定时！定时！i1ifui-+RR2Cuo舷舷愈愈漾漾肾肾鳖鳖宿宿嘛嘛灰灰京京瑰瑰瓦瓦帖帖才才骚骚错错异异扼扼惩惩耘耘畴畴济济隧隧跑跑孝孝沦沦胺胺设设赚赚削削宜宜颊颊系系信信号号运运算算与与处处理理电电路路信信号号运运算算与与处处理理电电路路第7章 信号的运算和处理回首页7/23/202428对数运算电路对数运算电路7.2.4 7.2.4 对数和对数和指数指数运算电路运算电路拄拄觅觅戊戊赛赛兹兹烂烂尊尊朗朗栖栖茄茄羡羡镀镀愈愈塔塔妮妮苗苗铺铺演演档档亨亨抓抓勾勾节节吊吊蒙蒙余余只只亮亮桐桐屉屉蹿蹿侣侣信信号号运运算算与与处处理理电电路路信信号号运运算算与与

21、处处理理电电路路第7章 信号的运算和处理回首页7/23/202429uO是ui的对数运算。三极管的发射结有三极管的发射结有注意：ui必须大于零，电路的输出电压小于0.7伏利用虚短和虚断，有利用虚短和虚断，有利用三极管实现对数运算利用三极管实现对数运算粥粥涎涎遍遍涣涣绝绝溺溺窥窥不不嘘嘘猫猫雾雾霞霞毕毕驭驭耐耐婆婆囚囚惯惯熊熊忆忆涤涤激激梧梧蛛蛛吧吧拙拙茨茨钳钳有有迷迷曳曳阳阳信信号号运运算算与与处处理理电电路路信信号号运运算算与与处处理理电电路路第7章 信号的运算和处理回首页7/23/202430指数运算电路相当于反对数运算电路。指数运算电路相当于反对数运算电路。指数运算电路指数运算电路粳粳断

22、断膛膛虏虏蚤蚤盏盏苗苗穆穆默默抱抱枚枚坏坏华华暇暇毒毒音音松松瘦瘦磐磐耻耻阻阻览览聊聊虱虱撰撰版版搁搁慨慨淫淫岗岗犬犬壁壁信信号号运运算算与与处处理理电电路路信信号号运运算算与与处处理理电电路路第7章 信号的运算和处理回首页7/23/2024311 理想运算放大电路的两个重要结论是_。a.虚地与反相 b.虚短与虚地 c.虚短与虚断 d.断路和短路2 集成运放一般分为两个工作区，它们是_工作区。a.线性与非线性 b.正反馈与负反馈 c.虚短和虚断3 施加深度负反馈可使运放进入_；使运放开环或加正反馈可使运放进入 _。a.非线性区 b.线性工作区4 集成运放能处理_。a.交流信号 b.直流信号 c

23、.交流信号和直流信号5 由理想运放构成的线性应用电路，其电路放大倍数与运放本身的参数_。a.有关 b.无关 c.有无关系不确定课堂练习课堂练习驭驭脓脓丑丑靴靴逼逼斥斥轩轩霄霄赁赁剑剑猾猾索索币币献献和和帮帮戊戊滥滥沿沿豹豹稽稽天天抒抒仅仅都都耳耳小小检检举举敝敝掣掣现现信信号号运运算算与与处处理理电电路路信信号号运运算算与与处处理理电电路路第7章 信号的运算和处理回首页7/23/2024327.2.5 7.2.5 实际运放电路的误差分析实际运放电路的误差分析 共模抑制比共模抑制比K KCMRCMR为有限值的情况为有限值的情况 输入失调电压输入失调电压V VIOIO、输入失调电流、输入失调电流I

24、 IIOIO 不为零时的情况不为零时的情况亢亢浴浴那那拆拆榷榷途途荔荔豪豪敷敷咙咙绩绩拌拌蜜蜜案案仆仆哎哎翻翻燎燎峡峡跨跨咕咕阶阶孩孩课课锯锯敬敬徐徐航航汞汞捧捧宽宽画画信信号号运运算算与与处处理理电电路路信信号号运运算算与与处处理理电电路路第7章 信号的运算和处理回首页7/23/2024331. 1. 共模抑制比共模抑制比K KCMRCMR为有限值的情况为有限值的情况同相比例运算电路同相比例运算电路闭环电压增益闭环电压增益理想情况理想情况越大，误差越小。越大，误差越小。糕糕椿椿吗吗朋朋绵绵妄妄蜕蜕耐耐寡寡玉玉挫挫概概蝇蝇钝钝舷舷救救背背局局荧荧毙毙断断彤彤埠埠祈祈师师鼠鼠陨陨鼻鼻落落览览锁锁

25、楚楚信信号号运运算算与与处处理理电电路路信信号号运运算算与与处处理理电电路路第7章 信号的运算和处理回首页7/23/2024342.2.输入失调电压输入失调电压V VIOIO、输入失调电流输入失调电流I IIOIO不为零时的情况不为零时的情况输入为零时的等效电路输入为零时的等效电路VNVoR2R1/Rf(IIB-IIO/2)R2VPVIO(IIB-IIO/2)(R2/Rf)娇娇钟钟缠缠片片门门腾腾敞敞劫劫屏屏皱皱淹淹秘秘耳耳潮潮题题卸卸厘厘戌戌迹迹弯弯糜糜坑坑腿腿脚脚快快狭狭致致恶恶衙衙精精雅雅离离信信号号运运算算与与处处理理电电路路信信号号运运算算与与处处理理电电路路第7章 信号的运算和处理

26、回首页7/23/202435解得误差电压解得误差电压当当 时，可以时，可以消除偏置电流消除偏置电流 引起的引起的误差，此时误差，此时当电路为积分运算时，当电路为积分运算时，即即 换成电容换成电容C，则，则时间越长，误差越大，且易使输出进入饱和状态。时间越长，误差越大，且易使输出进入饱和状态。引起的误差仍存在引起的误差仍存在莆莆噶噶鹤鹤挥挥雀雀辜辜雏雏溢溢茹茹霄霄酝酝害害汽汽扎扎受受营营促促指指羹羹错错姆姆豌豌大大悟悟蜜蜜铆铆刃刃药药府府暇暇柿柿狱狱信信号号运运算算与与处处理理电电路路信信号号运运算算与与处处理理电电路路第7章 信号的运算和处理回首页7/23/202436减小误差的方法减小误差的

27、方法 输入端加补偿电路输入端加补偿电路 利用运放自带的调利用运放自带的调 零电路零电路井井段段棕棕袍袍屈屈泪泪驼驼蔗蔗乏乏沥沥电电泌泌万万抱抱胳胳栋栋鹃鹃近近袒袒殷殷丑丑跑跑床床具具俯俯蹿蹿羽羽眼眼烧烧维维峭峭离离信信号号运运算算与与处处理理电电路路信信号号运运算算与与处处理理电电路路第7章 信号的运算和处理回首页7/23/202437功能：实现两个模拟量相乘功能：实现两个模拟量相乘 其中其中K K为乘积系数，为乘积系数， 量纲:V-1符号符号： 7.3 7.3 模拟乘法器及其应用模拟乘法器及其应用7.3.1 7.3.1 模拟乘法器简介模拟乘法器简介蟹蟹见见耕耕嘱嘱纷纷止止格格脑脑拿拿椰椰嗽嗽

28、阂阂珍珍蒋蒋喷喷悔悔络络畜畜移移赂赂吹吹谰谰幼幼狸狸渤渤榷榷燃燃春春蛛蛛跋跋身身旧旧信信号号运运算算与与处处理理电电路路信信号号运运算算与与处处理理电电路路第7章 信号的运算和处理回首页7/23/202438理想模拟乘法器应具备如下条件：理想模拟乘法器应具备如下条件：(1)ri1和ri2为无穷大；(2)ro为零；(3)K值不随信号幅值而变化，且不随频率而变化；(4)当vx或vY为零时vo为零，电路没有失调电压、电流和噪声。涣涣咸咸避避双双在在资资代代擅擅荚荚蠢蠢单单鞍鞍捎捎鸳鸳葵葵冉冉瑶瑶霸霸嚣嚣腿腿男男件件晦晦盯盯掇掇法法踏踏桓桓杰杰研研腾腾旺旺信信号号运运算算与与处处理理电电路路信信号号运

29、运算算与与处处理理电电路路第7章 信号的运算和处理回首页7/23/202439对于差放有：对于差放有： 7.3.2 7.3.2 模拟乘法器的基本工作原理模拟乘法器的基本工作原理书p339乘法乘法搬搬拳拳诈诈敲敲嗅嗅熊熊汀汀引引旷旷凿凿弦弦软软碎碎府府炊炊琐琐蚊蚊鬃鬃保保肠肠岔岔孩孩皋皋睦睦勿勿搭搭恕恕锻锻踌踌怜怜邮邮鹤鹤信信号号运运算算与与处处理理电电路路信信号号运运算算与与处处理理电电路路第7章 信号的运算和处理回首页7/23/202440 7.3.2 7.3.2 模拟乘法器的应用模拟乘法器的应用 1. 1. 相乘运算电路相乘运算电路模拟相乘电路立方运算电路 2. 2. 乘方运算电路乘方运算

30、电路平方运算电路昨昨衣衣肮肮置置旭旭墅墅贺贺扦扦候候亢亢大大搁搁敢敢亩亩区区盾盾漆漆敖敖习习叫叫隅隅帮帮敬敬赶赶概概裕裕昌昌卢卢拴拴段段弯弯萧萧信信号号运运算算与与处处理理电电路路信信号号运运算算与与处处理理电电路路第7章 信号的运算和处理回首页3. 3. 除法运算电路除法运算电路据虚断据虚断如果令K= R2 / R1则工作（保证负反馈）条件？工作（保证负反馈）条件？刷刷乐乐萍萍龚龚朋朋灸灸夷夷俐俐迹迹俺俺爱爱浦浦辊辊肉肉梆梆伪伪肢肢道道陷陷征征淀淀帽帽醛醛壕壕睡睡朵朵酥酥以以琉琉竭竭擞擞测测信信号号运运算算与与处处理理电电路路信信号号运运算算与与处处理理电电路路第7章 信号的运算和处理回首页

31、4. 4. 开方运算电路开方运算电路)(1112OvRRKv-=v1必须为负值！二极管作用？二极管作用？防止出现闭锁现象防止出现闭锁现象闯闯犁犁龚龚膏膏唱唱泊泊善善汁汁杉杉榜榜圣圣闷闷关关愈愈缓缓官官碗碗踩踩诵诵迟迟中中荣荣倪倪鹰鹰哟哟芭芭牡牡抱抱獭獭妮妮犯犯绢绢信信号号运运算算与与处处理理电电路路信信号号运运算算与与处处理理电电路路第7章 信号的运算和处理回首页5. 5. 开立方运算电路开立方运算电路宜宜埋埋接接庐庐盖盖影影吏吏幼幼损损博博桂桂骋骋锡锡锑锑笆笆楞楞惦惦艇艇弗弗搪搪误误帆帆捡捡娠娠调调绽绽坊坊洽洽绝绝陈陈验验甸甸信信号号运运算算与与处处理理电电路路信信号号运运算算与与处处理理电

32、电路路第7章 信号的运算和处理回首页7/23/2024447.4 7.4 有源滤波有源滤波电路电路滤波电路的种类滤波电路的种类:按信号性质按信号性质: 模拟滤波器和数字滤波电路模拟滤波器和数字滤波电路按电路功能按电路功能: 低通滤波电路低通滤波电路高通滤波电路高通滤波电路带通滤波电路带通滤波电路带阻滤波电路带阻滤波电路按所用元件按所用元件: 无源滤波电路和有源滤波电路无源滤波电路和有源滤波电路一阶有源滤波电路一阶有源滤波电路 二阶有源滤波电路二阶有源滤波电路 按阶次按阶次: :撞撞臂臂淀淀巨巨点点矫矫庶庶个个津津屁屁茅茅鸟鸟镐镐撕撕至至凝凝颓颓船船校校司司偶偶吠吠沾沾狡狡捅捅丙丙弗弗货货瞬瞬廊

33、廊椽椽遂遂信信号号运运算算与与处处理理电电路路信信号号运运算算与与处处理理电电路路第7章 信号的运算和处理回首页7/23/2024457.4.1 7.4.1 基本概念基本概念1. 1. 基本概念基本概念滤波器：使有用频率信号通过而同时抑制或衰减无用频率信号得电子装置。有源滤波器：由有源器件构成的滤波器。滤波电路滤波电路电路传递函数传递函数定义时，有其中 模，幅频响应（特性） 相位角，相频响应拉氏变换拉氏变换仿仿筛筛舀舀尘尘范范懦懦预预寓寓窘窘烹烹颊颊吾吾档档淋淋裙裙甘甘扰扰回回仟仟泡泡充充淆淆抹抹踪踪号号岔岔捧捧蜜蜜蛆蛆摧摧伤伤索索信信号号运运算算与与处处理理电电路路信信号号运运算算与与处处理

34、理电电路路第7章 信号的运算和处理回首页7/23/2024462. 2. 分类分类 按幅频特性分按幅频特性分 低低通通（LPF）用于工作信号为低频（或直流），并且需要削弱高次谐波或频率较高的干扰和噪声等场合整流后滤波。 高高通通（HPF）用于信号处于高频，并且需要削弱低频的场合阻容放大器的耦合。 带带通通（BPF）用于突出有用频段的信号，削弱其它频段的信号或干扰和噪声载波通信。 带阻（带阻（BEF）用于抑制干扰。 全通（全通（APF）通阻通Au阻通Au通阻Au阻阻 通Au暴暴茄茄慰慰梁梁析析藤藤详详伐伐胳胳径径概概愉愉舆舆踪踪尊尊败败榜榜秩秩猛猛御御珠珠陛陛肤肤鸯鸯围围里里惩惩誊誊夫夫醛醛诫诫

35、惑惑信信号号运运算算与与处处理理电电路路信信号号运运算算与与处处理理电电路路第7章 信号的运算和处理回首页7/23/202447无源滤波电路：无源滤波电路：由无源元件R、L、C组成的滤波电路。有源滤波电路：有源滤波电路：由晶体管和R、C网络组成的滤波电路。 RuiRLCuouiRLCLuo4、由由集集成成运运放放（工工作作在在线线性性区区）和和RC网网络络组组成成的的有有源源滤滤波波电路的优点：电路的优点：（1）体积小，重量轻，不需要加磁屏蔽。（2）电路中的集成运放可以加串联负反馈，使ri高，ro低。（3）除起有源滤波作用外，还可以放大，而且放大倍数容易调节。 3 3、无源滤波电路和有源滤波电

36、路、无源滤波电路和有源滤波电路渊渊区区需需奇奇匀匀菏菏礁礁拧拧胁胁遇遇掳掳旁旁悼悼管管译译券券冒冒酮酮荐荐住住尼尼赃赃负负基基桔桔画画耘耘梨梨扭扭闲闲坯坯蝇蝇信信号号运运算算与与处处理理电电路路信信号号运运算算与与处处理理电电路路第7章 信号的运算和处理回首页7/23/2024481 1、RCRC无源一阶低通滤波电路无源一阶低通滤波电路7.4.2 7.4.2 低通滤波电路低通滤波电路 RuiCuo一阶一阶RCRC无源滤波电路无源滤波电路 缺点：带负载的能力差，例如 R=27k，RL=3k，对于直流而言，uo只有ui的十分之一，而当RL断开时，uo=ui，其中当 为了提高带负载的能力，此时可以加

37、电压跟随器，以提高带负载的能力。蝎蝎直直纳纳琐琐阁阁侩侩跪跪津津被被欢欢耐耐供供巍巍坪坪次次沦沦响响药药极极瘤瘤彰彰榨榨鬃鬃眠眠索索赂赂绒绒瓤瓤因因佬佬胰胰箱箱信信号号运运算算与与处处理理电电路路信信号号运运算算与与处处理理电电路路第7章 信号的运算和处理回首页7/23/202449传递函数传递函数其中其中特征角频率故，幅频相应为2. RC2. RC有源一阶低通滤波电路有源一阶低通滤波电路离离兹兹案案器器遗遗集集懦懦朝朝聂聂谴谴岸岸篆篆芬芬故故索索毙毙堑堑沙沙去去适适驹驹慷慷舅舅相相喂喂作作炎炎瘫瘫旭旭刮刮矮矮给给信信号号运运算算与与处处理理电电路路信信号号运运算算与与处处理理电电路路第7章

38、信号的运算和处理回首页7/23/2024503. 3. 压控电压源压控电压源二阶二阶低通滤波电路低通滤波电路压控电压源电路（压控电压源电路（VCVS）对于滤波电路，有对于滤波电路，有得滤波电路传递函数得滤波电路传递函数（二阶）（二阶）书书352式7.4.14眷眷评评契契盘盘巩巩烟烟宴宴湘湘驼驼适适驭驭漱漱耐耐胯胯媳媳粮粮教教釉釉铀铀打打鸵鸵外外头头涧涧残残吞吞陵陵凹凹抵抵楔楔拈拈圣圣信信号号运运算算与与处处理理电电路路信信号号运运算算与与处处理理电电路路第7章 信号的运算和处理回首页7/23/202451 称为通带增益称为通带增益(中频中频)称为称为特征角频率特征角频率称为等效称为等效品质因数

39、品质因数则则滤波电路才能稳定工作滤波电路才能稳定工作注意：注意：用用 代入，可得代入，可得频率响应：频率响应：特特的的叶叶壹壹领领膛膛键键汗汗稻稻思思聋聋性性霖霖辆辆嗓嗓晋晋裔裔桩桩袋袋佛佛墒墒避避槽槽之之颊颊执执衬衬如如献献栈栈性性逝逝信信号号运运算算与与处处理理电电路路信信号号运运算算与与处处理理电电路路第7章 信号的运算和处理回首页7/23/202452归一化归一化的幅频响应的幅频响应相频响应相频响应电压增益与通带增益的比电压增益与通带增益的比络络跑跑砖砖动动叼叼绳绳员员骂骂然然拽拽钞钞椅椅扯扯恳恳宾宾豹豹陷陷犊犊忱忱抖抖漓漓掣掣挖挖奄奄椽椽室室谱谱季季鹰鹰砰砰誊誊吹吹信信号号运运算算与

40、与处处理理电电路路信信号号运运算算与与处处理理电电路路第7章 信号的运算和处理回首页7/23/202453归一化的幅频响应波特图归一化的幅频响应波特图杏杏富富隘隘突突佃佃驶驶槽槽屯屯筷筷砾砾剐剐糯糯今今隶隶吓吓拈拈笋笋脸脸吭吭躯躯灸灸侩侩裕裕购购绩绩绝绝赴赴准准啊啊债债提提面面信信号号运运算算与与处处理理电电路路信信号号运运算算与与处处理理电电路路第7章 信号的运算和处理回首页7/23/2024547.4.3 7.4.3 高通滤波电路高通滤波电路1. RC1. RC有源一阶高通滤波电路有源一阶高通滤波电路乎乎谴谴吩吩仇仇匪匪邱邱寸寸痪痪劝劝豌豌白白埔埔迎迎放放仁仁灌灌愚愚拧拧沥沥宠宠紫紫丸丸谦

41、谦犯犯疼疼旁旁贞贞袜袜晶晶渐渐解解圭圭信信号号运运算算与与处处理理电电路路信信号号运运算算与与处处理理电电路路第7章 信号的运算和处理回首页7/23/2024552. 2. 压控电压源压控电压源二阶二阶高通滤波电路高通滤波电路 将低通电路中的电容和电阻对换，便成为高通电路。传递函数传递函数归一化的幅频响应归一化的幅频响应滤波电路才能稳滤波电路才能稳定工作定工作个个咨咨富富幼幼除除涛涛央央砧砧争争数数葬葬酞酞振振拭拭胎胎澜澜箕箕培培电电鄙鄙望望名名卜卜阎阎凑凑雌雌案案岩岩敷敷帕帕裳裳遥遥信信号号运运算算与与处处理理电电路路信信号号运运算算与与处处理理电电路路第7章 信号的运算和处理回首页7/23

42、/2024561. 低通和高通串联低通和高通串联必须满足必须满足7.4.4 7.4.4 带通滤波电路带通滤波电路低通特征角频率低通特征角频率高通特征角频率高通特征角频率魄魄佛佛购购刹刹臃臃郭郭歌歌贬贬癌癌巩巩铡铡互互担担霉霉搞搞隙隙呈呈哭哭炳炳金金征征年年磅磅忌忌佯佯皆皆哄哄痴痴弹弹说说下下殖殖信信号号运运算算与与处处理理电电路路信信号号运运算算与与处处理理电电路路第7章 信号的运算和处理回首页7/23/2024572. 2. 压控电压源压控电压源二阶二阶带通滤波电路带通滤波电路令令传递函数传递函数得得(7.4.34)(7.4.34)立立诣诣灸灸散散纹纹涪涪南南备备胎胎聊聊靖靖置置撅撅鹏鹏猾猾

43、沧沧站站浸浸痹痹蔡蔡妇妇向向抹抹曹曹此此逆逆肇肇胁胁参参酪酪焰焰剔剔信信号号运运算算与与处处理理电电路路信信号号运运算算与与处处理理电电路路第7章 信号的运算和处理回首页7/23/2024587.4.5 7.4.5 带阻滤波电路带阻滤波电路1. 1. 低通和高通并联低通和高通并联必须满足必须满足 通通带带外外衰衰减减速速率率慢慢（-20dB/十十倍倍频频程程），与与理理想想情情况况相相差差较较远远。一般用在对滤波要求不高的场合。一般用在对滤波要求不高的场合。杰杰膊膊顶顶赴赴作作鼎鼎篓篓液液熙熙橡橡染染陕陕茂茂照照翟翟忍忍乾乾聂聂绑绑莽莽沽沽嘻嘻黎黎厅厅僧僧晰晰煮煮堡堡走走恕恕摧摧鄙鄙信信号号运

44、运算算与与处处理理电电路路信信号号运运算算与与处处理理电电路路第7章 信号的运算和处理回首页7/23/2024592. 2. 双双T T有源二阶有源二阶带阻滤波电路带阻滤波电路双T选频网络俱俱铝铝汽汽乎乎楞楞枪枪培培真真龙龙政政线线娩娩澄澄越越吠吠众众祭祭茹茹幻幻肋肋玉玉殴殴宏宏媒媒晰晰瓢瓢踏踏舍舍歌歌酣酣阐阐铁铁信信号号运运算算与与处处理理电电路路信信号号运运算算与与处处理理电电路路第7章 信号的运算和处理回首页7/23/202460双双T T有源有源二阶二阶带阻滤波电路带阻滤波电路威威盏盏卜卜璃璃藕藕殆殆捣捣良良渍渍欧欧噪噪曰曰索索糜糜忱忱趋趋抵抵幕幕鸦鸦挂挂南南缮缮糟糟泣泣箭箭惩惩劳劳丙

45、丙赤赤漠漠亡亡撞撞信信号号运运算算与与处处理理电电路路信信号号运运算算与与处处理理电电路路第7章 信号的运算和处理回首页7/23/202461 在电子信息系统中，通过传感器或其它途径所采集的信号往往很小，不能直接进行运算、滤波等处理，必须进行放大。7 75 5 电子信息系统预处理中所用放大电路电子信息系统预处理中所用放大电路 7 75 51 1 仪表用放大器仪表用放大器 集成仪表用放大器，也称为精密放大器，用于弱信号放大。 从传感器所获得的信号常为差模小信号，并含有较大共模部分，其数值有时远大于差模信号。因此，要求放大器应具有较强的抑制共模信号的能力。1. 1. 特点特点 仪表用放大器除具备足

46、够大的放大倍数外，还应具有高输入电阻和高共模抑制比。食食现现摊摊落落尽尽颓颓锻锻峻峻疽疽斧斧宫宫绵绵耪耪钒钒为为县县纳纳五五札札函函拿拿辞辞洼洼羡羡加加未未蓑蓑衷衷双双卑卑旨旨止止信信号号运运算算与与处处理理电电路路信信号号运运算算与与处处理理电电路路第7章 信号的运算和处理回首页7/23/2024622. 基本电路基本电路府府渝渝疼疼撑撑沪沪求求皑皑阵阵巫巫训训钾钾愚愚碌碌膘膘炸炸范范莉莉纷纷围围葬葬屡屡哲哲酣酣袍袍动动琅琅伶伶折折憾憾合合呛呛脸脸信信号号运运算算与与处处理理电电路路信信号号运运算算与与处处理理电电路路第7章 信号的运算和处理回首页7/23/2024633. 集成仪表用放大器

47、集成仪表用放大器衣衣庐庐用用瘁瘁石石硒硒使使科科饲饲呻呻薯薯线线罩罩接接腥腥巢巢宙宙析析扰扰挽挽卞卞碳碳座座筑筑羊羊胁胁赊赊摩摩请请妇妇必必臃臃信信号号运运算算与与处处理理电电路路信信号号运运算算与与处处理理电电路路第7章 信号的运算和处理回首页7/23/2024644. 4. 应用举例应用举例 图为采用PN结温度传感器的数字式温度计电路，测量范围为-50+150，分辨率为0.1。 图中R1 、R2、D和Rwl构成测量电桥，D为温度传感器。电桥的输出信号接到集成仪表放大INAl02的输人端进行放大。A2构成的电压跟随器，起隔离作用。电压比较器驱动电压表，实现数字化显示。数字式温度计数字式温度计

48、沧沧昨昨猛猛霞霞署署矽矽诚诚锁锁强强所所弱弱平平镐镐巾巾飞飞嗡嗡盐盐钙钙唉唉拿拿逞逞年年幼幼吱吱椿椿蹄蹄御御砂砂搬搬碎碎迭迭锤锤信信号号运运算算与与处处理理电电路路信信号号运运算算与与处处理理电电路路第7章 信号的运算和处理回首页7/23/202465 设放大后电路的灵敏度为10mV，则在温度从-50变化到+150 时，输出电压的变化范围为2 V，即从-0.5+1.5 V。当INAl02的电源电压为+18V时，可将INAl02的引脚、和连接在一起，设定仪表放大器的电压放大倍数为10，因而仪表放大器的输出电压范围为-5+15 V。根据运算电路的分析方法，可以求出A1和A2输出电压的表达式为 改变

49、Rw2滑动端的位置可以改变放大电路的电压放大倍数，从而调整数字电压表的显示数据。辰辰蹿蹿患患杂杂欣欣药药块块垒垒胃胃条条苔苔契契谣谣靠靠炬炬斧斧篮篮特特寐寐许许颈颈釉釉秤秤戏戏互互磅磅捍捍泞泞统统味味载载锭锭信信号号运运算算与与处处理理电电路路信信号号运运算算与与处处理理电电路路第7章 信号的运算和处理回首页7/23/202466 某些传感器属于电容性传感器，如压电式加速度传感器、压力传感器等。这类传感器的阻抗非常高，呈容性，输出电压很微弱；它们工作时，将产生正比于被测物理量的电荷量，且具有较好的线性度。7.5.2 7.5.2 电荷放大器电荷放大器 为了减少传感器输出电缆的电容对放大电路的影响

50、，一般常将电荷放大器装在传感器内； 为了防止传感器在过载时有较大的输出，则在集成运放输入端加保护二极管。存存爽爽岔岔镀镀刘刘庞庞盯盯锌锌寒寒簿簿炭炭掖掖歪歪押押亲亲予予绊绊晾晾疫疫短短盂盂侣侣漱漱彦彦渴渴珠珠篷篷倦倦油油磕磕拄拄向向信信号号运运算算与与处处理理电电路路信信号号运运算算与与处处理理电电路路第7章 信号的运算和处理回首页7/23/202467 在远距离信号传输的过程中，常因强干扰的引入使放大电路的输出有着很强的干扰背景，甚至将有用信号淹没，造成系统无法正常工作。将电路的输入侧和输出侧在电气上完全隔离的放大电路称为隔离放大器。它既可切断输入侧和输出侧电路间的直接联系，避免干扰混入输出

51、信号，又可使有用信号畅通无阻。 目前集成隔离放大器有变压器耦合式、光电耦合式和电容耦合式三种。7.5.3 7.5.3 隔离放大器隔离放大器1. 1. 变压器耦合式变压器耦合式瓣瓣怕怕峭峭沦沦重重俩俩蚁蚁歧歧熏熏影影拳拳腐腐螺螺履履浑浑摸摸沿沿掘掘孪孪钓钓致致销销拦拦耘耘攒攒硼硼败败贵贵颇颇御御暴暴奖奖信信号号运运算算与与处处理理电电路路信信号号运运算算与与处处理理电电路路第7章 信号的运算和处理回首页7/23/202468成成夯夯滇滇涣涣坐坐饭饭焦焦痛痛苔苔螺螺罐罐撞撞酵酵花花却却郁郁臂臂隐隐踪踪苟苟匠匠尧尧笼笼沤沤舍舍耕耕柔柔帐帐璃璃者者康康烷烷信信号号运运算算与与处处理理电电路路信信号号运运算算与与处处理理电电路路第7章 信号的运算和处理回首页7/23/2024692. 光电耦合式光电耦合式辰辰广广梨梨俯俯蟹蟹沪沪宵宵温温政政瘤瘤昨昨毫毫巳巳气气俗俗循循陋陋原原物物遇遇铆铆蹬蹬矿矿侍侍甲甲推推巷巷媳媳濒濒褒褒坊坊糠糠信信号号运运算算与与处处理理电电路路信信号号运运算算与与处处理理电电路路第7章 信号的运算和处理回首页7/23/202470第7章结 束堪堪柔柔槽槽泉泉逞逞琉琉误误猪猪惟惟全全咽咽桔桔肩肩瞅瞅婿婿筒筒王王椎椎糊糊棱棱踪踪缓缓岿岿辣辣沾沾供供驶驶历历旋旋拷拷沛沛槐槐信信号号运运算算与与处处理理电电路路信信号号运运算算与与处处理理电电路路