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1、第第1212章章 信号的运算和处信号的运算和处理理运算放大器的电路模型运算放大器的电路模型通常：通常： 开环电压增益开环电压增益 Avo的的105 （很高）（很高） 输入电阻输入电阻 ri 106 （很大）（很大） 输出电阻输出电阻 ro 100 （很小）（很小） vOAvo(vPvN)运算放大器的电路模型运算放大器的电路模型当当Avo(vPvN) V 时时 vO V 当当Avo(vPvN) V- -时时 vO V- -电压传输特性电压传输特性 vO f (vPvN)线性范围内线性范围内 vOAvo(vPvN)Avo斜率斜率集成运放的线性工作区集成运放的线性工作区根据虚短和虚断的概念有根据虚短
2、和虚断的概念有 vn vp 0 ， ii0所以所以 i1i2 即即（可作为公式直接使用）（可作为公式直接使用）u反相放大电路反相放大电路基本运算电路基本运算电路u同相放大电路同相放大电路根据虚短和虚断的概念有根据虚短和虚断的概念有 vpvn， ip- -in0所以所以（可作为公式直接使用）（可作为公式直接使用）基本运算电路基本运算电路电压跟随器电压跟随器根据虚短和虚断有根据虚短和虚断有vovn vp vi（可作为公式直接使用）（可作为公式直接使用）基本运算电路基本运算电路求和电路求和电路 根根据据虚虚短短、虚虚断断和和n n点点的的KCLKCL得：得：若若则有则有（该电路也称为加法电路）（该电
3、路也称为加法电路）求差电路求差电路 从从结结构构上上看看，它它是是反反相相输输入入和和同同相相输输入入相相结结合合的的放放大电路。大电路。若继续有若继续有则则 根根据据虚虚短短、虚虚断断和和n n、p p点的点的KCLKCL得：得：仪用放大器仪用放大器求差电路求差电路同相放大同相放大同相放大同相放大根据虚短、虚断：根据虚短、虚断：积分电路积分电路式中，负号表示式中，负号表示vo与与vi在相位上是相反的。在相位上是相反的。根根据据“虚虚短短”，得得根根据据“虚虚断断”，得得因此因此电容器被充电，其充电电流为电容器被充电，其充电电流为设电容器设电容器C的初始电压为零，则的初始电压为零，则（积分运算
4、）（积分运算）积分电路积分电路若求解某一段若求解某一段时间内的内的积分分值，则应考考虑vo的初的初时值，即，即若输入电压是常数，则若输入电压是常数，则根据根据“虚短虚短”，得，得根据根据“虚断虚断”，得，得因此因此所以所以 微分电路微分电路 实用微分电路实用微分电路 在在输入回路中串入回路中串联一个小一个小电阻阻R1,限制高限制高频噪声；噪声；DZ用来限制用来限制输出出电压幅度，以防止运放幅度，以防止运放饱和；和；C1起相位起相位补偿作用，提高作用，提高电路的路的稳定性。定性。其中，其中，IES 是发射结反向饱和电流，是发射结反向饱和电流，vO是是vS的对数运算。的对数运算。 对数运算电路对数
5、运算电路BJT的发射结有的发射结有注意：注意：vS必须大于零，电路的输出电压小于必须大于零，电路的输出电压小于0.7伏伏利用虚断和虚短，电路有利用虚断和虚短，电路有vO是是vS的反对数运算（指数运算）的反对数运算（指数运算）指数运算电路指数运算电路利用虚短和虚断，电路有利用虚短和虚断，电路有以上两个电路温漂很严重，实际电路都有温度补偿电路以上两个电路温漂很严重，实际电路都有温度补偿电路滤波器的基本概念滤波器的基本概念滤波器：是一种能使有用频率信号通过而同时抑制或衰减无滤波器：是一种能使有用频率信号通过而同时抑制或衰减无 用频率信号的电子装置。用频率信号的电子装置。无源滤波器：由无源器件（无源滤
6、波器：由无源器件（R、L、C等）构成的滤波器。等）构成的滤波器。滤波电路滤波电路滤波电路传递函数定义滤波电路传递函数定义时，有时，有其中其中 模，幅频响应模，幅频响应 相位角，相频响应相位角，相频响应有源滤波器：由有源器件构成的滤波器。有源滤波器：由有源器件构成的滤波器。滤波器滤波器分类分类低通（低通（LPF） 希希望望抑抑制制50Hz的的干干扰扰信信号号，应应选选用用哪哪种种类类型型的的滤波电路？滤波电路？高通（高通（HPF）带通（带通（BPF）带阻（带阻（BEF） 放放大大音音频频信信号号，应应选选用用哪种类型的滤波电路？哪种类型的滤波电路？根据放大倍数幅度随频率的根据放大倍数幅度随频率的
7、变化可分为变化可分为:实际滤波器的幅频响应实际滤波器的幅频响应(a)(a)低通滤波器低通滤波器 (b) (b)带通滤波器带通滤波器11切比雪夫滤波器；切比雪夫滤波器；22巴特沃斯滤波器；巴特沃斯滤波器；33贝塞尔滤波器贝塞尔滤波器 由由图图可可见见，切切比比雪雪夫夫滤滤波波器器的的幅幅频频特特性性曲曲线线边边沿沿下下降降陡陡峭峭，但但顶顶部部不不平平；贝贝塞塞尔尔滤滤波波器器的的顶顶部部少少起起伏伏但但边边沿沿下下降降缓缓慢；巴特沃斯滤波器特性介于二者之间。慢；巴特沃斯滤波器特性介于二者之间。 一阶和高阶滤波电路一阶和高阶滤波电路 一一阶阶有有源源滤滤波波电电路路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），与理想情况相差较远。一般需用高阶滤波电路。，与理想情况相差较远。一般需用高阶滤波电路。
