信号的运算与处理电路

1、18.1基本运算电路基本运算电路 比例运算电路比例运算电路 积分电路积分电路 微分电路微分电路 减法电路减法电路 加法电路加法电路2A-+NP VO反相输入端反相输入端同相输入端同相输入端输输 出出 端端3 输入级 中间级 输出级 偏 置 电 路Vi1Vi2Vo集成电路运放内部组成原理框图集成电路运放内部组成原理框图级间直接耦合级间直接耦合功放功放电压（流）放大电压（流）放大恒流源恒流源差分式输入差分式输入实质上是一个具有高放大倍数的多级直接耦合放大电路。实质上是一个具有高放大倍数的多级直接耦合放大电路。4理想运放的技术指标理想运放的技术指标开环差模电压增益开环差模电压增益 Aod = ；输出

2、电阻输出电阻 ro = 0；共模抑制比共模抑制比 KCMR = ；差模输入电阻差模输入电阻 rid = ；输入失调电压电流及温漂输入失调电压电流及温漂 UIO = 0、IIO = 0、 UIO = IIO = 0；输入偏置电流输入偏置电流 IIB = 0；- - 3 dB 带宽带宽 fH = ，等等。，等等。5为提高精度，一般取为提高精度，一般取f12/ RRR 1. 比例运算电路比例运算电路vIvO- -+RfR1AvNvPR20PN vv（1）反相比例运算电路反相比例运算电路利用虚短和虚断得利用虚短和虚断得fON1NIRvvRvv- - - -I1fOvRRv- - 运算放大器输入端共模信

3、号很小运算放大器输入端共模信号很小 运算电路输入电阻较小运算电路输入电阻较小输出与输入反相输出与输入反相61. 比例运算电路比例运算电路vIvO- -+RfR1AvNvPIPNvvv （2）同相比例运算电路同相比例运算电路利用虚短和虚断得利用虚短和虚断得fON1N0RvvRv- - - -I1fO)1(vRRv 运算放大器输入端共模信号较大运算放大器输入端共模信号较大 运算电路输入电阻很大运算电路输入电阻很大输出与输入同相输出与输入同相vIvO- -+AvNvP电压跟随器电压跟随器IOvv 72. 加法电路加法电路1NS1-RvvfON-Rvv 根据根据虚短虚短、虚断虚断和和N点点的的KCL得

4、：得：2S2f1S1fO-vRRvRRv f21RRR 若若0PN vv2NS2-Rvv R2RfR1vS2vS1iIvONP+则有则有2S1SO-vvv （加法运算）（加法运算）输出再接一级反相电路输出再接一级反相电路R2RfR1vS2vS1iIvO1NP+RRvO+2S1SOvvv 可得可得83. 减法电路减法电路 O1vS111fvRR- -第一级反相比例第一级反相比例第二级反相加法第二级反相加法 OvS222fvRR- -O122fvRR- -（1）利用反相信号求和以实现减法运算）利用反相信号求和以实现减法运算 Ov即即S111f22fvRRRR S222fvRR- -当当 时时22f

5、11f RRRR ，得得2S1SOvvv- - （减法运算）（减法运算）9 从结构上看，它是反相输从结构上看，它是反相输入和同相输入相结合的放大入和同相输入相结合的放大电路。电路。fON1NS1RvvRvv- - - -（2）利用差分式电路以实现减法运算）利用差分式电路以实现减法运算3P2PS20RvRvv- - - -S11fS23231f1O)(vRRvRRRRRRv- - 当当,231fRRRR 则则)(S1S21fOvvRRv- - 若继续有若继续有,1fRR 则则S1S2Ovvv- - 根据根据虚短虚短、虚断虚断和和N、P点的点的KCL得：得：PNvv 还可以用叠加原理来分析本题还可

6、以用叠加原理来分析本题10（2）利用差分式电路以实现减法运算）利用差分式电路以实现减法运算单独作用时，S1S20 . 1vvS11fS23231f1O2O1O)( . 3vRRvRRRRRRvvv-S11fO1vRRv-单独作用时，S2S10 . 2vvS23231f1P1f1O2)()(vRRRRRRvRRRv11例例 R2 R3 vS2 vS1 A1 vO1 N P + vO + + R1 + vO2 A2 A3 A4 vO4 vA R1 R2 R4 电路如图所示，电路如图所示，求电压增益表达式求电压增益表达式解：解：S1S2OVvvvA- - A1、A2为电压为电压跟随器，所以跟随器，所

7、以S2O2 S1O1vvvv 利用利用虚短虚短、虚断虚断有有2N1NO1RvRvv - -2O4P1PO2RvvRvv- - - -0 APNvvv4OA3AO4RvvRvv- - - -3142VRRRRA- - 及及解得解得12用集成运放实现以下运算关系用集成运放实现以下运算关系I3I2I1O3 . 1102 . 0uuuu - - 解：解：)3 . 12 . 0()(I3I1I33F1I11F1O1uuuRRuRRu-)10()(I2O1I22F2O14F2OuuuRRuRRu-例例13)3 . 12 . 0()(I3I1I33F1I11F1O1uuuRRuRRu - - - - )10

8、()(I2O1I22F2O14F2OuuuRRuRRu-比较得：比较得：10, 1,3 . 1,2 . 02F24F23F11F1 RRRRRRRR选选 RF1 = 20 k ，得：，得： R1 = 100 k ， R3 = 15.4 k ；选选 RF2 = 100 k ，得：，得： R4 = 100 k ， R2 = 10 k 。 k8/F1311RRRR k3 . 8/F2422RRRR144. 积分电路积分电路根据根据“虚短虚短”、 “虚断虚断” ，得，得0PN vv因此因此RviiS12 电容器被充电，其充电电流为电容器被充电，其充电电流为2i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dtvRCtRvCtiCvS-1d1d10S2OR+i1i2vsv015 当当vS为阶跃电压时，有为阶跃电压时，有vO与与 t 成线性关系成线性关系 - - dtvRCvSO1tR