模拟电路7ppt课件

4 1 第七章信号的运算和处理 模拟电子技术基础 4 2 第七章信号的运算和处理 7 1概述 7 2基本运算电路 7 3模拟乘法器及其在运算电路中的应用 7 4有源滤波电路 7 5电子信息系统与处理中所用放大电路 4 3 Ao越大 运放的线性范围越小 必须在输出与输入之间加负反馈才能使其工作于线性区 7 1概述 4 4 由于运放的开环放大倍数很大 输入电阻高 输出电阻小 在分析时常将其理想化 称其所谓的理想运放 理想运放的条件 放大倍数与负载无关 可以分开分析 运放工作在线性区的特点 一 在分析信号运算电路时对运放的处理 4 5 二 分析运放组成的线性电路的出发点 虚短路虚开路放大倍数与负载无关 可以分开分析 4 6 7 2 1比例运算电路 7 2基本运算电路 作用 将信号按比例放大 类型 同相比例放大和反相比例放大 方法 引入深度电压并联负反馈或电压串联负反馈 这样输出电压与运放的开环放大倍数无关 与输入电压和反馈系数有关 4 7 i1 i2 1 放大倍数 虚短路 虚开路 一 反相比例运算电路 结构特点 负反馈引到反相输入端 信号从反相端输入 4 8 2 电路的输入电阻 ri R1 RP R1 R2 uo 为保证一定的输入电阻 当放大倍数大时 需增大R2 而大电阻的精度差 因此 在放大倍数较大时 该电路结构不再适用 4 9 4 共模电压 输入电阻小 共模电压为0以及 虚地 是反相输入的特点 3 反馈方式 电压并联负反馈 输出电阻很小 4 10 反相比例电路的特点 1 共模输入电压为0 因此对运放的共模抑制比要求低 2 由于电压负反馈的作用 输出电阻小 可认为是0 因此带负载能力强 3 由于并联负反馈的作用 输入电阻小 因此对输入电流有一定的要求 4 在放大倍数较大时 该电路结构不再适用 4 11 例 求Au i1 i2 虚短路 虚开路 4 12 该放大电路 在放大倍数较大时 可避免使用大电阻 但R3的存在 削弱了负反馈 4 13 二 同相比例运算电路 u u ui 反馈方式 电压并联负反馈 输入电阻高 虚短路 虚开路 结构特点 负反馈引到反相输入端 信号从同相端输入 4 14 同相比例电路的特点 3 共模输入电压为ui 因此对运放的共模抑制比要求高 1 由于电压负反馈的作用 输出电阻小 可认为是0 因此带负载能力强 2 由于串联负反馈的作用 输入电阻大 4 15 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 三 电压跟随器 结构特点 输出电压全部引到反相输入端 信号从同相端输入 电压跟随器是同相比例运算放大器的特例 4 16 7 2 2加减运算电路 作用 将若干个输入信号之和或之差按比例放大 类型 同相求和和反相求和 方法 引入深度电压并联负反馈或电压串联负反馈 这样输出电压与运放的开环放大倍数无关 与输入电压和反馈系数有关 4 17 一 反相求和运算 实际应用时可适当增加或减少输入端的个数 以适应不同的需要 4 18 调节反相求和电路的某一路信号的输入电阻 不影响输入电压和输出电压的比例关系 调节方便 4 19 二 同相求和运算 实际应用时可适当增加或减少输入端的个数 以适应不同的需要 4 20 此电路如果以u 为输入 则输出为 u 与ui1和ui2的关系如何 注意 同相求和电路的各输入信号的放大倍数互相影响 不能单独调整 流入运放输入端的电流为0 4 21 左图也是同相求和运算电路 如何求同相输入端的电位 提示 1 虚开路 流入同相端的电流为0 2 节点电位法求u 4 22 三 单运放的加减运算电路 实际应用时可适当增加或减少输入端的个数 以适应不同的需要 4 23 虚短路 虚开路 虚开路 4 24 解出 单运放的加减运算电路的特例 差动放大器 4 25 差动放大器放大了两个信号的差 但是它的输入电阻不高 2R1 这是由于反相输入造成的 4 26 例 设计一个加减运算电路 RF 240k 使uo 10ui1 8ui2 20ui3 解 1 画电路 系数为负的信号从反相端输入 系数为正的信号从同相端输入 4 27 2 求各电阻值 uo 10ui1 8ui2 20ui3 4 28 优点 元件少 成本低 缺点 要求R1 R2 R5 R3 R4 R6 阻值的调整计算不方便 单运放的加减运算电路 改进 采用双运放电路 4 29 四 双运放的加减运算电路 4 30 五 三运放电路 4 31 4 32 三运放电路是差动放大器 放大倍数可变 由于输入均在同相端 此电路的输入电阻高 4 33 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 同相输入的共模电压高 反相输入的共模电压小 比例运算电路与加减运算电路小结 4 34 7 2 3微分运算电路与积分运算电路 u u 0 一 微分运算 4 35 输入方波 输出是三角波 二 积分运算 4 36 U 积分时限 应用举例2 如果积分器从某一时刻输入一直流电压 输出将反向积分 经过一定的时间后输出饱和 4 37 其他一些运算电路 对数与指数运算电路 乘法与除法运算电路等 由于课时的限制 不作为讲授内容 积分电路的主要用途 1 在电子开关中用于延迟 2 波形变换 例 将方波变为三角波 3 A D转换中 将电压量变为时间量 4 移相 4 38 7 2 4对数运算电路和指数运算电路 4 39 7 3模拟乘法器及其在运算电路中的应用 4 40 滤波电路的分类 1 按信号性质分类 3 按电路功能分类 低通滤波器高通滤波器带通滤波器带阻滤波器 2 按所用元件分类 7 4有源滤波电路 模拟滤波器和数字滤波器 无源滤波器和有源滤波器 4 41 传递函数 幅频特性 相频特性 传递函数的定义 4 42 低通 高通 带通 带阻 四种典型的频率特性 4 43 无源滤波器的缺点 以一阶滤波器为例 传递函数 4 44 1 带负载能力差 2 无放大作用 3 特性不理想 边沿不陡 截止频率处 此电路的缺点 4 45 将两级一阶低通滤波器串接 各级互相影响 4 46 有源滤波器的优点 1 不使用电感元件 体积小重量轻 2 有源滤波电路中可加电压串联负反馈 使输入电阻高 输出电阻低 输入输出之间具有良好的隔离 只需把几个低阶滤波电路串起来就可构成高阶滤波电路 无需考虑级间影响 3 除滤波外 还可放大信号 放大倍数容易调节 4 47 有源滤波器的缺点 1 不宜用于高频 2 不宜在高电压 大电流情况下使用 3 可靠性较差 4 使用时需外接直流电源 4 48 一 一阶有源低通滤波器 4 49 幅频特性 相频特性 4 50 有放大作用 3 运放输出 带负载能力强 幅频特性与一阶无源低通滤波器类似 电路的特点 2 o时 1 0时 4 51