模拟电子线路第7章

1、模 拟 电 子 线 路模 拟 电 子 线 路第第7章章 信号的运算和处理信号的运算和处理1 差模电压放大倍数差模电压放大倍数Avd= ，实际上实际上Avd80dB即可。即可。2. 差模输入电阻差模输入电阻Rid= ，实际上实际上Rid比输入端外电路的电阻大比输入端外电路的电阻大23个个量级即可。量级即可。3. 输出电阻输出电阻Rod=0，实际上实际上Rod比输出端外电路的电阻小比输出端外电路的电阻小23个量级个量级即可。即可。4. 带宽足够宽带宽足够宽。5. 共模抑制比足够大共模抑制比足够大。 实际上在做一般原理性分析时，产品运算放大器都可以视为理想的。实际上在做一般原理性分析时，产品运算放大

2、器都可以视为理想的。只要实际的运用条件不使运算放大器的某个技术指标明显下降即可。只要实际的运用条件不使运算放大器的某个技术指标明显下降即可。模 拟 电 子 线 路模 拟 电 子 线 路第第7章章 信号的运算和处理信号的运算和处理21、：两个输入端相当于断开，但又不是真正的断开。两个输入端相当于断开，但又不是真正的断开。0 di dididivR - -+ +00ii模 拟 电 子 线 路模 拟 电 子 线 路第第7章章 信号的运算和处理信号的运算和处理32、运放工作于线性区：（有负反馈）、运放工作于线性区：（有负反馈）两个输入端近似于短路，但又不是真正的短路。两个输入端近似于短路，但又不是真正

3、的短路。 - - - -+ +vvvAovd0 - - - -+ +vvvid- -+ + vv线性区线性区()ovdvvvA+ +- - - -反馈回反向输入端，即为负反馈反馈回反向输入端，即为负反馈模 拟 电 子 线 路模 拟 电 子 线 路第第7章章 信号的运算和处理信号的运算和处理4电压串联负反馈电压串联负反馈电压并联负反馈电压并联负反馈- -+ + vv模 拟 电 子 线 路模 拟 电 子 线 路第第7章章 信号的运算和处理信号的运算和处理5 输出量为正饱和值或负饱和值输出量为正饱和值或负饱和值, 运放输入端运放输入端不不具有具有特性特性(仍有仍有特性特性)。3、运放工作于非线性区：

4、（有正反馈或开环）、运放工作于非线性区：（有正反馈或开环）U+ U-时，时，Uo= UOPPU+ U-时，时，Uo= -UOPP传输特性：U+-U-UOUOPP-UOPP :vdA 模 拟 电 子 线 路模 拟 电 子 线 路第第7章章 信号的运算和处理信号的运算和处理6根据根据， V- = V+= 0021 vv即即：根据根据，fiiii - -即：即：, 0当当时，该电路为时，该电路为。 1RRf ifovRRv1- - 模 拟 电 子 线 路模 拟 电 子 线 路第第7章章 信号的运算和处理信号的运算和处理72 同相放大器同相放大器fiii 1RvRvvifio - - 根据根据虚断虚断

5、， 根据根据，VI = V+= V- 因此：因此：，得：，得：模 拟 电 子 线 路模 拟 电 子 线 路第第7章章 信号的运算和处理信号的运算和处理8+-+-+-+-FROvOvIvIviovv 电压跟随器的电压增益为电压跟随器的电压增益为1，电压没有放大，但是它经，电压没有放大，但是它经常作常作阻抗变换阻抗变换或或缓冲器缓冲器使用。使用。PR模 拟 电 子 线 路模 拟 电 子 线 路第第7章章 信号的运算和处理信号的运算和处理97.1.3 7.1.3 加减运算电路加减运算电路1 加法运算电路加法运算电路+-1i2i3iFRR1R2R3ROv1Iv2Iv3Iv反相输入求和电路反相输入求和电

6、路 根据根据虚断虚断 fiiii + + +321根据根据虚短虚短0 + +- -vvFIIIRvRvRvRv0332211- - + + +，若FRRRR321)(3322110IFIFIFvRRvRRvRRv+ + +- - ( () )321IIIOvvvv+ + +- - 模 拟 电 子 线 路模 拟 电 子 线 路第第7章章 信号的运算和处理信号的运算和处理10+-1i2i3iFRR1R2R3ROv1Iv2Iv3Iv反相输入求和电路反相输入求和电路 方法二：利用叠加原理求解方法二：利用叠加原理求解 0. 132 IIvv令令：111IFOvRRv- - 得得：0. 231 IIvv令

7、令：222IFOvRRv- - 得得：0. 321 IIvv令：令：333IFOvRRv- - 得：得：利用叠加原理利用叠加原理 + + +- - + + + 332211321IFIFIFOOOOvRRvRRvRRvvvv模 拟 电 子 线 路模 拟 电 子 线 路第第7章章 信号的运算和处理信号的运算和处理11同相输入求和电路同相输入求和电路 根据根据虚断虚断0321 + + +iii)(31321IIIvvvv+ + + + +FRRii oFvRRRv+ + - -根据根据虚短虚短+ +- - vv()321131IIIFOvvvRRv+，若若RRF2 321IIIOvvvv+模 拟

8、电 子 线 路模 拟 电 子 线 路第第7章章 信号的运算和处理信号的运算和处理122 减法运算器减法运算器1221221)1 (ififooovRRvRRRRRvvv-+利用叠加原理：利用叠加原理：11ifovRRv-，则：，则：01iv令：令：22122)1 (ifovRRRRRv+ 则：则：所以：所以：+-1R2RRfRov1 iv2ivf21RRRR当当 时，时，i2i1ovvv-02iv令：令：模 拟 电 子 线 路模 拟 电 子 线 路第第7章章 信号的运算和处理信号的运算和处理13经验小结：经验小结： 对于只有对于只有的运放电路，如果是同的运放电路，如果是同相输入，就是同相运算，

9、如果是反相端输入，相输入，就是同相运算，如果是反相端输入，则是反相运算。则是反相运算。 对于有对于有的电路，如果这两个输入的电路，如果这两个输入端端同时输入到一端同时输入到一端上，是上，是运算，如果运算，如果加在加在运放的两端运放的两端，则是，则是运算。运算。模 拟 电 子 线 路模 拟 电 子 线 路第第7章章 信号的运算和处理信号的运算和处理14举例：举例：模 拟 电 子 线 路模 拟 电 子 线 路第第7章章 信号的运算和处理信号的运算和处理15A1是个同相运算器：是个同相运算器： 11211VRRvo + + V9)3(10201- +A2是个电压跟随器：是个电压跟随器： Vvvvo4

10、2 + +- -VVRRRvv5 . 13767 + + + +- -对于对于A3：534231RvvRvvRvvooo- - - -+ +- - - - -Vvo5 . 93模 拟 电 子 线 路模 拟 电 子 线 路第第7章章 信号的运算和处理信号的运算和处理16+-+-1R2R3R4R1A2Aov1oviv5R.,. 25321的的表表达达式式求求已已知知ovRRRR 11:ovvA + +对对于于+-vvvRRvAooo11352，对于21RvvRvvoi- - - -+ + +iovvv- - + +2iovv31- - 解：解：模 拟 电 子 线 路模 拟 电 子 线 路第第7章章

11、 信号的运算和处理信号的运算和处理17+-+-+-10K10K5K5K10K10K10K1A2A3A1 iv2ivov1ov2ov3.运放均理想，求解输出运放均理想，求解输出电压电压vo的表达式的表达式。)(22121iioovvvv-)(2101010)10101(1010121221iiooooovvvvvkkkkkvkkv- - - - + + + +- - 解：解：kvvkvviioo10202121-模 拟 电 子 线 路模 拟 电 子 线 路第第7章章 信号的运算和处理信号的运算和处理181 积分电路积分电路Ov+-+-Iv1vCiCRRiRviiIRC dtiCvvCCO - -

12、 - - 1dtvCRvIO - - 1若电容初始电压不为零的话，上式还应该加上若电容初始电压不为零的话，上式还应该加上初始电压。初始电压。7.1.4 7.1.4 积分运算电路和微分运算电路积分运算电路和微分运算电路模 拟 电 子 线 路模 拟 电 子 线 路第第7章章 信号的运算和处理信号的运算和处理19Ov+-+-Iv1vCiCRRisRC1tdvtvio - - )(ttvo-)(1) 1() 1(0)(-+-ttvo1) 1()2()(+-+-tttvo解： 当当0t1s 当当1t2s 当当2t3s )(1121tvdtvCRvOttIO+-模 拟 电 子 线 路模 拟 电 子 线 路

13、第第7章章 信号的运算和处理信号的运算和处理20 这里要注意当输入信号在某一个时间这里要注意当输入信号在某一个时间段等于零时，积分器的输出是不变的，保段等于零时，积分器的输出是不变的，保持前一个时间段的最终数值。因为虚地的持前一个时间段的最终数值。因为虚地的原因，积分电阻原因，积分电阻 R 两端无电位差，因此两端无电位差，因此 C 不能放电，故输出电压保持不变。不能放电，故输出电压保持不变。Ov+-+-Iv1vCiCRRi模 拟 电 子 线 路模 拟 电 子 线 路第第7章章 信号的运算和处理信号的运算和处理21+-+-1vCiRiRCOvIvdtdvCiiIRCdtdvCRRivIRO-模

14、拟 电 子 线 路模 拟 电 子 线 路第第7章章 信号的运算和处理信号的运算和处理22模 拟 电 子 线 路模 拟 电 子 线 路第第7章章 信号的运算和处理信号的运算和处理23解：解：A1是个同相运算器是个同相运算器svRRv)1(1201+ + sv3 dtdvdtdvCRvooo113- - - - A2是个微分运算器是个微分运算器st100 tvo1031 Vvo3 . 0- - sts3010 tvo3 . 0121- - Vvo3 . 0 模 拟 电 子 线 路模 拟 电 子 线 路第第7章章 信号的运算和处理信号的运算和处理24+-+-BEvRRiTCi+-OvIvTBEVvE

15、BSECeIiiEBSCTBEIiVvlnEBSITEBSCTBEORIvVIiVvvlnln-EBSITORIvVvln- - 7.1.5 7.1.5 对数运算电路和指数运算电路对数运算电路和指数运算电路模 拟 电 子 线 路模 拟 电 子 线 路第第7章章 信号的运算和处理信号的运算和处理25+-+-1vEiRiRTBEv+-OvIvRiRivERO-TBEVvEBSEeIi TIVvEBSOeRIv- - BEIvv 模 拟 电 子 线 路模 拟 电 子 线 路第第7章章 信号的运算和处理信号的运算和处理267.1.6 乘法和除法运算电路乘法和除法运算电路对数运算对数运算加法运算指数运算

16、1Iv2IvOv实现乘法运算的框图实现乘法运算的框图 对数运算对数运算减法运算指数运算Ov1Iv2Iv实现除法运算的框图实现除法运算的框图 模 拟 电 子 线 路模 拟 电 子 线 路第第7章章 信号的运算和处理信号的运算和处理27+-1Iv1ROv+-2Iv2R+-3R+-3IvT1T2T3T44RA1A2A3A4!Ci2Ci3Ci4Ri4Ci2134321RRvRRvvvIIIO3Iv2Iv当当为一个定值时，就是乘法运算器，为一个定值时，就是乘法运算器，为一个定值时，就是除法运算器为一个定值时，就是除法运算器 .当当2Iv模 拟 电 子 线 路模 拟 电 子 线 路第第7章章 信号的运算和

17、处理信号的运算和处理28电流串联负反馈电流串联负反馈3123311312ooofifoiiiRRRARuuR Ri RRRR+ + + + + +3123311312ooLvfLioui RRRRARRuR Ri RRRR+ + + + + +附加题附加题:深负反馈的计算深负反馈的计算,求以下各电路的电压增益。求以下各电路的电压增益。例例1模 拟 电 子 线 路模 拟 电 子 线 路第第7章章 信号的运算和处理信号的运算和处理29电压串联负反馈电压串联负反馈422oofvfifuuRRAAuuR+ + 例例2模 拟 电 子 线 路模 拟 电 子 线 路第第7章章 信号的运算和处理信号的运算和处

18、理30串联电流负反馈串联电流负反馈 : 该反馈使放大电路的该反馈使放大电路的放大倍数放大倍数(互导增益互导增益)减小且稳定、输减小且稳定、输入电阻增大、输出电阻增大，该反馈入电阻增大、输出电阻增大，该反馈不能稳定输出电压。不能稳定输出电压。110oooLvfifouui RAuui R - - - -例例3模 拟 电 子 线 路模 拟 电 子 线 路第第7章章 信号的运算和处理信号的运算和处理31（1）试判断图）试判断图4中级间反馈的类型，若为深度负反馈，写中级间反馈的类型，若为深度负反馈，写出电路的电压增益的表达式。出电路的电压增益的表达式。（2）若要求减小输入电阻且稳定输出电流，应引入何种

19、反）若要求减小输入电阻且稳定输出电流，应引入何种反馈？并画出修改的电路图。馈？并画出修改的电路图。例例4模 拟 电 子 线 路模 拟 电 子 线 路第第7章章 信号的运算和处理信号的运算和处理32 有源滤波器实际上是一种具有特定频率响应的放大有源滤波器实际上是一种具有特定频率响应的放大器。它是在运算放大器的基础上增加一些器。它是在运算放大器的基础上增加一些R、C等无源等无源元件而构成的。元件而构成的。 通常有源滤波器分为：通常有源滤波器分为： 低通滤波器（低通滤波器（LPF） 高通滤波器（高通滤波器（HPF） 带通滤波器（带通滤波器（BPF） 带阻滤波器（带阻滤波器（BEF）它们的幅度频率特性

20、曲线如图所示。它们的幅度频率特性曲线如图所示。滤 波 器 的 分 类7.3 7.3 有源滤波电路有源滤波电路模 拟 电 子 线 路模 拟 电 子 线 路第第7章章 信号的运算和处理信号的运算和处理33 滤波器也可以由无源的电抗性元件或晶体构成，称为无源滤波器或晶体滤波器。实际滤波器的幅频特性在通带和阻带之间有过渡带。实际滤波器的幅频特性在通带和阻带之间有过渡带。模 拟 电 子 线 路模 拟 电 子 线 路第第7章章 信号的运算和处理信号的运算和处理34滤波器的用途 滤波器主要用来滤除信号中无用的频率成分，例如，有一个较低频率的信号，其中包含一些较高频率成分的干扰。滤波过程如图所示。 滤波过程模

21、 拟 电 子 线 路模 拟 电 子 线 路第第7章章 信号的运算和处理信号的运算和处理351 有源低通滤波器有源低通滤波器(LPF)无源低通滤波器无源低通滤波器uiuoRC1111+RCjCJRCjAu令令RC10110+jAu1)(1|20+uA模 拟 电 子 线 路模 拟 电 子 线 路第第7章章 信号的运算和处理信号的运算和处理36通带增益通带增益 当当 f = 0, 或频率很低时，或频率很低时，各电容器可视为开路，通各电容器可视为开路，通带内的增益为带内的增益为p1uA 1)(1|20+uAuA一阶一阶LPF的幅频特性曲线的幅频特性曲线0/ff0110+jAu模 拟 电 子 线 路模

22、拟 电 子 线 路第第7章章 信号的运算和处理信号的运算和处理37有源低通滤波器有源低通滤波器11)1 (1111+RCjRRRRCJRCjAFFu1)(1|201+RRAFufp1uRAR+/uupAA一阶一阶LPF的幅频特性曲线的幅频特性曲线0/ff0模 拟 电 子 线 路模 拟 电 子 线 路第第7章章 信号的运算和处理信号的运算和处理38fp1uRAR+ 二阶二阶LPF的幅频特性曲线的幅频特性曲线简单二阶低通有源滤波器为了使输出电压在高频段以更快的速率下降，以改善滤波效果，再加一节RC低通滤波环节，称为二阶有源滤波电路。它比一阶低通滤波器的滤波效果更好。二阶二阶LPF通带增益：通带增益： 01/2fRC 模 拟 电 子 线 路模 拟 电 子 线 路第第7章章 信号的运算和处理信号的运算和处理39低通滤波器的主要技术指标（1）通带增益Avp 通带增益是指滤波器在通频带通带增益是指滤波器在通频带内的电压放大倍数，如图所示。内的电压放大倍数，如图所示。性能良好的性能良好的LPF通带内的幅频特通带内的幅频特性曲线是平坦的，阻带内的性曲线是平坦的，阻带内的电压放大倍数基本为零。电压放大倍数基本为零。 （2）通带截止频率fp