电子电路基础：第9章 运算电路与滤波电路

1、第第9章章 运算电路与滤波电路运算电路与滤波电路教学内容和要求教学内容和要求掌握比例运算电路和加减运算电路掌握比例运算电路和加减运算电路理解积分、微分运算电路，对数、指数运算电路，理解积分、微分运算电路，对数、指数运算电路，乘法、除法运算电路乘法、除法运算电路理解低通、高通、带通和带阻滤波电路理解低通、高通、带通和带阻滤波电路第第9章章 运算电路与滤波电路运算电路与滤波电路第第9章章 运算电路与滤波电路运算电路与滤波电路9.1 概述概述1、电路组成、电路组成输入电压为函数自变量，输出电压为函数因变输入电压为函数自变量，输出电压为函数因变量量输出电压反映输入电压的运算结果输出电压反映输入电压的运

2、算结果集成运放工作在线性区集成运放工作在线性区深度电压负反馈深度电压负反馈第第9章章 运算电路与滤波电路运算电路与滤波电路2、分析方法、分析方法假设集成运放为理想运放假设集成运放为理想运放输入端输入端“虚短路虚短路”和和“虚开路虚开路”结点结点KCL第第9章章 运算电路与滤波电路运算电路与滤波电路9.2 比例运算电路和加减运算电路比例运算电路和加减运算电路1、比例运算电路、比例运算电路反相电路反相电路+_RFRRouiu第第9章章 运算电路与滤波电路运算电路与滤波电路+_RFRRouiufiiiFoFoFoFofRuRuiRRuuRuuiiFofiuRRuiiRuRiRuRuuRuuiiiii

3、i第第9章章 运算电路与滤波电路运算电路与滤波电路补偿电阻补偿电阻保证差分放大电路的对称性保证差分放大电路的对称性输入输入电压为零时两输入端电阻相同电压为零时两输入端电阻相同FR/RR 补偿电阻第第9章章 运算电路与滤波电路运算电路与滤波电路同相电路同相电路_+RFRRouiufiiRuRiRuRuRuiiiFioFioFoFofRuuRiRuuRuuRuui第第9章章 运算电路与滤波电路运算电路与滤波电路FioifRuuRuiiiFou)RR1 (uFR/RR 补偿电阻第第9章章 运算电路与滤波电路运算电路与滤波电路电压跟随器电压跟随器_+ouiu的同相比例运算电路，0RRFiouu 0R

4、补偿电阻第第9章章 运算电路与滤波电路运算电路与滤波电路差分电路差分电路+_RFRou1 iu2iuRFRfi1iFofRuuiFo1 iFf1RuRuu)R1R1(iiRuui1 i1第第9章章 运算电路与滤波电路运算电路与滤波电路+_RFRou1 iu2iuRFR2i3iF3RuiRuu)R1R1(ii2iF32Ruui2i2第第9章章 运算电路与滤波电路运算电路与滤波电路RuRuRuuu2iFo1 iidF1 i2iF1 iF2iFouRR)uu(RRuRRuRRu第第9章章 运算电路与滤波电路运算电路与滤波电路例例1，比例运算电路中，比例运算电路中， 。求。求R5iou55u1ou+_

5、R582k100kou_+100k10k9.1kiuiiiF1ou11u)101001 (u)RR1 (uii51o51oFou55u100R11u100RuRRu第第9章章 运算电路与滤波电路运算电路与滤波电路)k(500R55100R1155第第9章章 运算电路与滤波电路运算电路与滤波电路2、加法运算电路、加法运算电路反相电路反相电路+_RFR3R2R1ou1 iu2iu第第9章章 运算电路与滤波电路运算电路与滤波电路Fo22i11 iRuRuRu2i2F1 i1FouRRuRRuF213R/R/RR 补偿电阻+_RFR3R2R1ou1 iu2iu第第9章章 运算电路与滤波电路运算电路与滤

6、波电路同相电路同相电路_+RFR3RR2ou1 iu2iuR122i11 i321322i11 iRuRuu)R1R1R1(RuRuuRuu第第9章章 运算电路与滤波电路运算电路与滤波电路FoFFoRuu)R1R1(RuRuu_+RFR3RR2ou1 iu2iuR1第第9章章 运算电路与滤波电路运算电路与滤波电路差分放大电路的对称性差分放大电路的对称性输入电压为零时两输入输入电压为零时两输入端电阻相同端电阻相同F321R1R1R1R1R122i11 iFoRuRuRu2i2F1 i1FouRRuRRu第第9章章 运算电路与滤波电路运算电路与滤波电路加减电路加减电路R4R33iu4iu+_RFR

7、5R2R1ou1 iu2iuFo22i11 iF21Fo22i11 iRuRuRuu)R1R1R1(RuuRuuRuu第第9章章 运算电路与滤波电路运算电路与滤波电路44i33i543544i33iRuRuu)R1R1R1(RuRuuRuuR4R33iu4iu+_RFR5R2R1ou1 iu2iu第第9章章 运算电路与滤波电路运算电路与滤波电路差分放大电路的对称性差分放大电路的对称性输入电压为零时两输入输入电压为零时两输入端电阻相同端电阻相同543F21R1R1R1R1R1R144i33 i22i11 iFoRuRuRuRuRu2i2F1 i1F4i4F3 i3FouRRuRRuRRuRRu第

8、第9章章 运算电路与滤波电路运算电路与滤波电路例例2，设计由一个集成运放构成的加减运算电路，设计由一个集成运放构成的加减运算电路，使运算关系为使运算关系为1 i2i3iou4u5u10uR33iu+_RFR4R2R1ou1 iu2iu1 i2i3i1 i1F2i2F3i3Fou4u5u10uRRuRRuRRu第第9章章 运算电路与滤波电路运算电路与滤波电路4RR5RR10RR1F2F3F)k(20RF选取)k( 5420R)k( 4520R)k( 21020R1230212014151R1R1R1R1R1R1443F214R第第9章章 运算电路与滤波电路运算电路与滤波电路习题：习题：(p314

9、-316)2、3、7、8(1)2k3iu+_20k4k5kou1 iu2iu第第9章章 运算电路与滤波电路运算电路与滤波电路9.3 积分、微分运算电路积分、微分运算电路1、积分运算电路、积分运算电路RCjUUUCjRUiooit0IOOd)(uRC1) 0(u) t (u+_RRoUiUCj1第第9章章 运算电路与滤波电路运算电路与滤波电路2、微分运算电路、微分运算电路基本电路基本电路iooiURCjURUUCj) t (udtdRC) t (uIO+_RRoUiUCj1第第9章章 运算电路与滤波电路运算电路与滤波电路逆函数型电路逆函数型电路2oU+_R1oUiU+_R3R5R2R4Cj1第第

10、9章章 运算电路与滤波电路运算电路与滤波电路CRjUU3o2oi132o32o22o1iURCRRjUCRRjURURU) t (udtdRCRR) t (uI132O第第9章章 运算电路与滤波电路运算电路与滤波电路例例1，求回转器电路的输入阻抗，求回转器电路的输入阻抗1oUi1oi1oiU2URUURURCjURC2jUUUCjR2Ui1ooo1o+_RRR+_2RRiUoUCj1第第9章章 运算电路与滤波电路运算电路与滤波电路iI1I2I1oUi2ooi1oi21iUCRj1RURUURUUIIICRLLjCRjIUZ22iii+_RRR+_2RRiUoUCj1第第9章章 运算电路与滤波电

11、路运算电路与滤波电路9.4 对数、指数运算电路对数、指数运算电路1、对数运算电路、对数运算电路+_RROuIuT第第9章章 运算电路与滤波电路运算电路与滤波电路+_RROuIuTSCTBEUuSCIilnUueIiTBEOBEICuuRui，RIulnUuSITO第第9章章 运算电路与滤波电路运算电路与滤波电路2、指数运算电路、指数运算电路+_RROuIuT第第9章章 运算电路与滤波电路运算电路与滤波电路+_RROuIuTTBEUuSEeIiRuiuuOEIBE，TIUuSOeRIu第第9章章 运算电路与滤波电路运算电路与滤波电路9.5 乘法、除法运算电路乘法、除法运算电路1、乘法运算电路、乘

12、法运算电路利用对数和指数运算的乘法运算电路利用对数和指数运算的乘法运算电路第第9章章 运算电路与滤波电路运算电路与滤波电路+_RROu1 Iu+_RRTT+_RRT_+RRRR2Iu1Ou2Ou3Ou第第9章章 运算电路与滤波电路运算电路与滤波电路S1 IT1ORIulnUuS2IT2ORIulnUu2S2I1 ITS2ITS1 IT2O1O3O)RI(uulnURIulnURIulnUuuuS2I1 I2S2I1 ISUuSORIuu)RI(uuRIeRIuT3O第第9章章 运算电路与滤波电路运算电路与滤波电路模拟乘法器模拟乘法器Ou1 Iu2Iu2I1 IOuuku第第9章章 运算电路与滤

13、波电路运算电路与滤波电路2、除法运算电路、除法运算电路利用对数和指数运算的除法运算电路利用对数和指数运算的除法运算电路+_RROu1 Iu+_RRTT+_RRT_+RRRR2Iu1Ou2Ou3Ou第第9章章 运算电路与滤波电路运算电路与滤波电路S1 IT1ORIulnUuS2IT2ORIulnUu1 I2ITS1 ITS2IT1O2O3OuulnURIulnURIulnUuuu1I2ISUuSOuuRIeRIuT3O第第9章章 运算电路与滤波电路运算电路与滤波电路利用模拟乘法器的除法运算电路利用模拟乘法器的除法运算电路2Iu+_R3R1Ou1 IuR21OuO2I1Ouuku2O2I21O11

14、 IRuukRuRu2I1 I12OuukRRu第第9章章 运算电路与滤波电路运算电路与滤波电路习题：习题：(p394)7.11、(p397)7.18第第9章章 运算电路与滤波电路运算电路与滤波电路9.6 滤波电路滤波电路1、滤波电路的种类、滤波电路的种类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第第9章章 运算电路与滤波电路运算电路与滤波电路2、低通滤波电路、低通滤波电路同相一阶电路同相一阶电路+_R2R1RoUiUCj1RCj1UUUCjRUUiio21112oURRRURURUU第第9章章 运算电路与滤波电路运算电路与滤波电路0u12

15、uffj1ARCj1RR1ARC21fRR1A012u，其中20uu)ff(1AA第第9章章 运算电路与滤波电路运算电路与滤波电路)ff(1lg10Alg20Alg2020uu00u0u0uff)fflg(20Alg20ff3Alg20ffAlg20，f0uAlg2010f00.1f0fuAlg2020Alg20u第第9章章 运算电路与滤波电路运算电路与滤波电路同相二阶电路同相二阶电路U)RCj1 (UUCjRUUURCj3)RC(1UURUUUCjRUU2ii+_R2R1RoUiURCj1Cj1第第9章章 运算电路与滤波电路运算电路与滤波电路o21112oURRRURURUU020u212u

16、ff3 j)ff(1ARCj3)RC(1RR1ARC21fRR1A012u，其中20220uu)ff(9)ff(1 AA第第9章章 运算电路与滤波电路运算电路与滤波电路)ff( 9)ff(1lg10Alg20Alg2020220uu00u0u0u0uff)fflg(40Alg20ff5 . 9Alg20f37. 0f3Alg20ffAlg20，37. 0ff14. 0)ff(01)ff(7)ff(2)ff(9)ff(1 020204020220第第9章章 运算电路与滤波电路运算电路与滤波电路f0uAlg2010f00.1f0fuAlg2040Alg20u20Alg20u0.37f0第第9章章

17、运算电路与滤波电路运算电路与滤波电路压控电压源二阶电路压控电压源二阶电路UU)RCj1 (UUCjRUURCj 3)RC(1URCjUURUU)UU(CjRUU2oioi+_R2R1RoUiURCj1Cj1第第9章章 运算电路与滤波电路运算电路与滤波电路o21112oURRRURURUU)URCjU)(RR1 (URCj3)RC(1 oi12o20u20uuff)A3( j)ff(1AAi12o122U)RR1 (URCj )RR1 (RCj3)RC(1 RC21fRR1A012u，其中第第9章章 运算电路与滤波电路运算电路与滤波电路202u220uu)ff()A3()ff(1 AAuA31Q

18、令202220uu)ff(Q1)ff(1 AAuffuuu0AAQAQAff0时，第第9章章 运算电路与滤波电路运算电路与滤波电路uffuuAA1Q2A0时，uffuuAA1Q3A20时，f0uAlg2010f00.1f0fuAlg2040Alg20u0.6Q 5 . 2Q 第第9章章 运算电路与滤波电路运算电路与滤波电路多路反馈二阶电路多路反馈二阶电路o22o22UCRjU)UU(CjRUUUCjRUURUURUU1fo21iURfR3R2+_oUiUR11Cj12Cj1第第9章章 运算电路与滤波电路运算电路与滤波电路U)CjR1R1R1(RURU1f21fo1io1f2122f1iU)Cj

19、R1R1R1(CRjR1RU)R1R1R1(CRRjCCRR1RRAf212f221f221fu012f2f2120uffCCRR)R1R1R1( j)ff(1A第第9章章 运算电路与滤波电路运算电路与滤波电路21f201fuCCRR21fRRA，其中2f21f2112f2f21CRRC)R/R/R(CCRR)R1R1R1(1Q令2012f2f21220uuffCCRR)R1R1R1()ff(1 AA第第9章章 运算电路与滤波电路运算电路与滤波电路202220uu)ff(Q1)ff(1 AAuffuuu0AAQAQAff0时，uffuAA1Q0时，uffuAA1Q0时，第第9章章 运算电路与滤

20、波电路运算电路与滤波电路f0uAlg2010f00.1f0fuAlg2040Alg20u0.6Q 5 . 2Q 第第9章章 运算电路与滤波电路运算电路与滤波电路实用低通滤波电路实用低通滤波电路贝塞尔滤波器贝塞尔滤波器Q=0.56巴特沃斯滤波器巴特沃斯滤波器Q=0.707切比雪夫滤波器切比雪夫滤波器Q=1第第9章章 运算电路与滤波电路运算电路与滤波电路3、高通滤波电路、高通滤波电路压控电压源二阶电路压控电压源二阶电路+_R2R1RoUiURCj1Cj1第第9章章 运算电路与滤波电路运算电路与滤波电路0u2020uuff)A3( j)ff(1)ff(AARC21fRR1A012u，其中202u22

21、020uu)ff()A3()ff(1 )ff(AA第第9章章 运算电路与滤波电路运算电路与滤波电路uA31Q令20222020uu)ff(Q1)ff(1 )ff(AAuffuuu0AAQAQAff0时，第第9章章 运算电路与滤波电路运算电路与滤波电路uffuuAA1Q2A0时，uffuuAA1Q3A20时，第第9章章 运算电路与滤波电路运算电路与滤波电路多路反馈二阶电路多路反馈二阶电路012f23212020uuffRRCCCCC1j)ff(1)ff(AAR3R2+_oUiUR1fCj11Cj12Cj1第第9章章 运算电路与滤波电路运算电路与滤波电路21f20f1uRRCC21fCCA，其中2012f232122020uuffRRCCCCC1)ff(1 )ff(AA2f2132112f2321RCCR)CCC(RRCCCCCQ令第第9章章 运算电路与滤波电路运算电路与滤波电路uffuuu0AAQAQAff0时，uffuAA1Q0时，uffuAA1Q0时，20222020uu)ff(Q1)ff(1 )ff(AA第第9章章 运算电路与滤波电路运算电路与滤波电路4、带通滤波电路、带通滤波电路压控电压源二阶电路压控电压源二阶电路+_2RRoU