模电-第七章信号的运算和处理PPT课件

.,第七章信号的运算和处理,7.1基本运算电路7.3有源滤波电路,.,模拟电子技术课程整个知识构成体系是从局部到整体循序渐进的，难点在局部，侧重点逐渐移至整体。集成运放可以组成运算电路、滤波器（第7章）、电压比较器、振荡器（第8章）等多种应用电路。由于这些电路分散在不同章节，显得比较零散，缺乏整体概念。首先建立整体概念；如何建立？通过比较集成运放外接电路不同，可以组成不同功能的电路。,.,外接负反馈,不接任何反馈,外接正反馈,各种运算电路（定性、定量分析都要求）,单限电压比较器（定性、定量分析都要求）,滞回电压比较器（定性定量分析都要求）,外接正、负反馈,振荡电路（定性要求）、有源滤波电路（定性要求）,.,1、理想运放的性能指标,理想运放的两个工作区,Aod，Rid，Ro0，KCMR,2.电压传输特性uo=f(ui),线性区,理想特性,实际特性,饱和区,O,.,(1)线性区：,虚短,放大倍数与负载无关。,虚断,电路特征：引入负反馈,.,电路特征：引入正反馈无反馈（开环）,(2)非线性区：,虚断,不虚短,.,7.1.2比例运算电路,7.1基本运算电路,类型：同相比例放大和反相比例放大。,理想运放在线性工作区：引入（深度）负反馈,.,i1=i2,1.放大倍数,虚短路,虚断路,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。,.,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。,.,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！带负载能力强。,.,改进：T型网络反相比例运算电路,作业P3937.67.97.10,.,二、同相比例运算电路,u-=u+=ui,反馈方式：电压串联负反馈。输入电阻高。,虚短路,虚断路,结构特点：负反馈引到反相输入端，信号从同相端输入。,.,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。,.,此电路是电压串联负反馈，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，但是电压跟随性能更好，常用于改善电路的带负载能力。,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。,.,例：,.,7.1.3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。,.,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。,.,注意：反相求和电路的各输入信号的放大倍数互相不影响，能单独调整。,.,流入运放输入端的电流为0,二、同相求和运算,.,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。,.,三、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。,.,解出：,加减运算电路的特例：差分比例运算电路,.,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。,.,高输入电阻的差分比例运算电路,.,例题：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。,.,(2)求各电阻值。,uo=10ui1+8ui2-20ui3,.,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=0.5ui+2.5V,例：,.,uo=0.5ui+2.5V,=0.5(ui+5)V,.,7.1.4微分运算电路与积分运算电路,u=u+=0,一、微分运算(P336),.,输入方波，输出是三角波。,二、积分运算,.,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。,.,例题：P338例7.1.5,作业：实用微分、积分电路是怎样的，为什么要这样设计？,.,滤波电路就是一种选频电路，从功能角度考虑，可以分为低通滤波器(LPF)、高通滤波器(HPF)、带通滤波器(BPF)和带阻滤波器(APF)。,7.4有源滤波电路,一、概述按照滤波电路使用的元件可以分为无源滤波器和有源滤波器。,.,低通,高通,带通,带阻,四种滤波器的理想频率特性,.,通带,阻带,过渡带,截止频率,.,（以一阶滤波器为例）,1、无源滤波电路,.,带负载能力差。,无放大作用。,电路缺点：,.,2、有源滤波电路,滤波电路仅由无源元件（电阻、电容、电感）组成，则称为无源滤波电路。,滤波电路由无源元件和有源元件（双极型管、场效应管、集成运放）组成，则称为有源滤波电路。,.,缺点：,需外接直流电源。,不适用于高电压大电流负载，只适用于信号处理。,优点：,采用电压串联负反馈，使输入电阻高、输出电阻低，输入输出之间具有良好的隔离。,除滤波外，还可放大信号，放大倍数容易调节。,.,传递函数中出现f的一次项，故称为一阶滤波器。,1、一阶有源低通滤波电路,二、低通滤波电路,.,幅频特性：,有放大作用,运放输出，带负载能力强。,fp为截止频率,f=fp时,f=0时,.,.,其中：,传递函数中出现f的二次项，故称为二阶滤波器。,2、二阶有源低通滤波电路,.,由低阶有源滤波器构成高阶有源滤波器,例：两个一阶有源滤波器串接构成二阶有源滤波器。,