模电 课件第8章 信号运算与处理电路
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第8章 信号的运算与处理
第8章 信号的运算与处理
图8.2.9 积分电路
第8章 信号的运算与处理
8.2.5 微分电路
将图8.2.9所示的积分电路中的电阻和电容元件对换位置, 并选取比较小 的时间常数RC, 便得到图8.2.11 所示的微分电路。在这个电路中, 同样存在虚 地和虚断, 即i1=i2=i。
设t=0时,uC=0, 当信号电压us接入后, 便有
反相放大电路的低频等效电路如图8.2.14所示闭环电压放大倍数为
式(8.2.15)表明,̇Auo、ri越大, ̇Auf越接近理想情况下的 Rf/R1; 反之, ̇Auo、ri越 小,Auf越小, 误差越大。
第8章 信号的运算与处理 图8.2.14 反相运算放大电路的低频等效电路
第8章 信号的运算与处理
第8章 信号的运算与处理 图8.2.7 用加法电路构成的减法电路
第8章 信号的运算与处理
2. 利用差动式电路以实现减法运算 图8.2.8是用来实现两个电压us1,us2相减的电路, 从电路结构上来看, 它是反
相输入和同相输入相结合的放大电路。 在理想运放的情况下, 由两虚的概念可得：
在上式中, 如果选取电阻值满足Rf/R1=R3/R2的关系, 输出电压可简化为
第8章 信号的运算与处理
图8.2.6 加法电路
第8章 信号的运算与处理
8.2.3 减法电路 1. 利用反相信号求和以实现减法运算 电路如图8.2.7所示, 第一级为反相比例运算电路, 若Rf1=R1, 则uO1=-us1; 第 二级为反相加法电路, 若R'2=R2, 可导出
若R2=Rf2, 则式(8.2.6a)变为
模拟电子技术基础
第8章 信号的运算与处理
8.1 集成运算放大器的应用基础 8.1.1 集成运算放大器的符号 8.1.2 理想集成运算放大器 8.1.3 集成运算放大器的电压传输特性
第八章 信号的运算和处理电路 ppt课件
–voVsBiblioteka 当t=RC时，vo = –Vs
vo的值受最大输出电压的限制
t
t 图8－9
六、微分电路
if
i1 = if
vs i1
R –
Cdvs vo
C
dt R
vo
+ 图8－10
vo
RCdvs dt
vs Vs
t
–vo Vs
t
图8－11
当vs为阶跃电压，由于信号 源总有内阻，t=0时，电容上 压降vo= 0。充电电流很大， –vo亦很大，
第八章 信号的运算和处理电路
§8.1 基本运算电路
一、反相放大器（反相比例放大器）
if
iI = 0 v+ = 0
i1 vs
R1
Rf – iI
vo
v+ =v– v– = 0 又 iI = 0 i1 = if
R2
+ 图8－2
vs vo R1 Rf
vo
Rf R1
R2：平衡电阻。 R2 = R1 // Rf 若R1 = Rf vo = –vs 此为反相器。
A0
1
R2 R1
为同相放大器的电压增益。
(2) vo4Rv3oC 3 t 5V 12t 5 t2.5ms
§8－3 对数和反对数运算放大器
一、对数运算放大器
iC T
i = iC
vRS ISeVVBTE
vO
ISe VT
vO
vT
ln vS RIS
R
vS
–
iN
P
+
IS：三极管发射结反向饱和电流 缺点： 幅值不能超过0.7V；
温漂严重。
vo 图8－12
模电第八章PPT课件
用电压跟随器 隔离滤波电路 与负载电阻
无源滤波电路的电路特点：无源滤波电路的滤波参数 随负载变化；可以用于高电压输入、大电流负载的情况。
有源滤波电路的电路特点：有源滤波电路的滤波参数不 随负载变化，可放大；不能输出高电压大电流，只适用于信 号处理，输出电压受电源电压的限制，输入电压应保证集成 运放工作在线性区；频率响应受组成它的晶体管、集成运放 频率参数的限制。
电路产生自激振荡
二阶低通、高通滤波器，为防止自激，应使 Aup < 3， 即要求RF<2R1 。
可见高通滤波电路与低通滤波电路的对数幅频特性互为 “镜像”关系。
第八章 信号处理电路
8.1.4 带通滤波器(BPF)
只允许某一段频带内的信号通过，将此频带以外的信号阻断。
U i
20lgAu
O 20lgAu
UUR1R 1RFUoA Uuop
U i R U M U R U M (U o U M )jC 0
U MU R
jCU
A uU U o i 1(3A u)pjA R up C (j R)2 C 1(
Aup
f )2 j 1
f0
Q
f f0
其中
Aup
1 RF R1
1
f0 2RC
1 Q
带A 载 u pR R ： L R L
1 fp2 π (R ∥ R L )C
A uA u p ffp 1 j
fp
存在问题：1、电压放大倍数低，最大为1；2、带负载 能力差：负载变化，通带放大倍数和截止频率均变化。
解决办法：利用集成运放与 RC 电路组成有源滤波器。
有源滤波电路
第八章 信号处理电路
Auo
1
课件：模电第八章new
ui
RF + R2 +
Au= –
R1
RF R2 R3
用T型网络(R2 R3 RF )代替反馈电阻RF ，可用低阻值电阻 13
的网络(R2 R3 RF )得到高增益的放大电路。
例2.3.3直流毫伏表电路
当R2>> R3时， （1）试证明VS＝( R3R1/R2 ) IM
（2）R1＝R2＝150k，R3＝1k， 输入信号电压VS＝100mV时，通过 毫伏表的最大电流IM(max)＝？
1 uo RC uidt
1 t
uo RC
Udt
0
=
–
U RC
t
1 Uom RC UTM
U
0
uo
t
积分时限
TM
0
t
-Uom
设Uom=15V,U=+3V,
TM
RCU om U
=0.05秒
R=10k ,C=1F
25
反相积分器：如果ui =-U=-3V，画出uo的波形图。
1 uo RC uidt
ui
－ +
uo
RP
u-= u+= 0
iF
uo R
i1
C
du i dt
ib- =0
i1 iF
uo
RC dui dt
22
例： ui sin t ,求uo 。
iF R
ui
i1 C
ui
－
uo
0
t
+
Rp
uo
uo
RC
du i dt
0
t
uo RC cos t
90°
RC sin(t 90 )
模电课件 8信号处理电路48页PPT
模电课件 8信号处理电路
16、人民应该为法律而战斗，就像为 了城墙 而战斗 一样。 ——赫拉克利 特 17、人类对于不公正的行为加以指责 ，并非 因为他 们愿意 做出这 种行为 ，而是 惟恐自 己会成 为这种 行为的 牺牲者 。—— 柏拉图 18、制定法律法令，就是为了不让强 者做什 么事都 横行霸 道。— —奥维 德 19、法律是社会的习惯和思想的结晶 。—— 托·伍·威尔逊 20、人们嘴上挂着的法律，其真实含 义是财 富。— —爱献 生
谢谢！
51、 天 下 之 事 常成 于困约 ，而败 于奢靡 。——陆 游 52、 生 命 不 等 于是呼 吸，生 命是活 动。——卢 梭
53、 伟 大 的 事 业，需 要决心 ，能力 ，组织 和责任 感。 ——易 卜 生 54、 唯 书 籍 不 朽。——乔 特
55、 为 中 华 之 崛起而 读书。 ——周 恩来
16、人民应该为法律而战斗，就像为 了城墙 而战斗 一样。 ——赫拉克利 特 17、人类对于不公正的行为加以指责 ，并非 因为他 们愿意 做出这 种行为 ，而是 惟恐自 己会成 为这种 行为的 牺牲者 。—— 柏拉图 18、制定法律法令，就是为了不让强 者做什 么事都 横行霸 道。— —奥维 德 19、法律是社会的习惯和思想的结晶 。—— 托·伍·威尔逊 20、人们嘴上挂着的法律，其真实含 义是财 富。— —爱献 生
谢谢！
51、 天 下 之 事 常成 于困约 ，而败 于奢靡 。——陆 游 52、 生 命 不 等 于是呼 吸，生 命是活 动。——卢 梭
53、 伟 大 的 事 业，需 要决心 ，能力 ，组织 和责任 感。 ——易 卜 生 54、 唯 书 籍 不 朽。——乔 特
55、 为 中 华 之 崛起而 读书。 ——周 恩来
模拟电子技术基础课件——信号的运算和处理
例1 电路如图所示，已知R2>>R4,试求解R1=R2时uO与uI的比例系 数。
解: uP uN 0
i2 i1 uI R1
uM i2R2 R2 uI R1
由于R2 R4
uO (1 R3 ）uM R4
由于R1 R2 uO (1 R3 ）uI R4
所以比例系数约为 （1 R3 / R4)。
由反馈的组态（电压并联）可知： Ri R
RO 0
2. T形网络反相比例运算电路
N点为虚地点，则：
uI uM
R1 R2
i1
uM R2 uI R1
i3 uM R2 uI R3 R1R3
i4 i2 i3
uO i2R2 i4R4
uO R2 R4 (1 R2 // R4 )uI
7.2.1 比例运算电路
一、反相 比例运算电路
1. 电路 组成
电路核心器件为集成运放;
电路的输入信号从反相输入端输入;
同相输入端经电阻接地;
电路引入了负反馈，其组态
为电压并联负反馈。
RN
说明：由于集成运放输入极对称，
为保证外接电路不影响其对称性，
RP
通常在运算电路中我们希望RP= RN 。
RP: 集成运放同相输入端的外接对地等效电阻。
（1）输出电压uo只有两种可能
的情况，分别为±UOM 。
即：uP>uN，uo =+ UOM ； uP<uN ，uo =- UOM 。
（2）仍具有“虚断”的特点。
+UOM -UOM
即： iP=iN =0。
对于工作在非线性区的应用电路，上述两个特点是分析其 输入信号和输出信号关系的基本出发点。
7.2 基本运算电路
chapter8模电课件演示文稿
通带
8.5.2 一阶有源滤波电路
1. 低通滤波电路
传递函数 A(s) A0 1 s
n
其中
A0
1
Rf R1
通带
阻带
过渡带
▪实际低通滤波器
特征角频率
n
1 RC
故，幅频相应为 A(j ) A0 1 ( )2 n
2. 高通滤波电路
3. 带通滤波电路
–
带通滤波电路 可由低通和高
vI R1
– +
C2 +
vO (t)
其中 A(j ) —— 模，幅频响应 ( ) —— 相位角，相频响应
时延响应为 () d() (s) d
2 。分类
低通滤波器 （LPF） 高通滤波器（HPF） 带通滤波器（BPF） 带阻滤波器（BEF） 全通滤波器（APF）
通带 阻带 通带 阻带 阻带 通带 阻带 通带 阻带 通带
0 vN vN vO
R1
Rf
得到：
vO
(1
Rf R1
)vI
AVF vo 1 Rf
vi
R1
R1
vN
-
vP
A +
vO
vI
电压串联负反馈
vN -
vP
A +
vO
vI
电压跟随器
当R1 （即断开时）、或Rf 0时, AVF 0
此时电路称为电压跟随器
2. 加法运算电路
根据虚短、虚断和N点
R2
第八章 信号的运算与处理电路 8.1 基本运算电路 8.2 实际运放电路的误差分析 8.3 对数和反对数运算电路 8.5 有源滤波电路
8.1 基本运算电路
• 比例运算电路 • 加法电路 • 减法电路 • 积分电路 • 微分电路
8.5.2 一阶有源滤波电路
1. 低通滤波电路
传递函数 A(s) A0 1 s
n
其中
A0
1
Rf R1
通带
阻带
过渡带
▪实际低通滤波器
特征角频率
n
1 RC
故，幅频相应为 A(j ) A0 1 ( )2 n
2. 高通滤波电路
3. 带通滤波电路
–
带通滤波电路 可由低通和高
vI R1
– +
C2 +
vO (t)
其中 A(j ) —— 模，幅频响应 ( ) —— 相位角，相频响应
时延响应为 () d() (s) d
2 。分类
低通滤波器 （LPF） 高通滤波器（HPF） 带通滤波器（BPF） 带阻滤波器（BEF） 全通滤波器（APF）
通带 阻带 通带 阻带 阻带 通带 阻带 通带 阻带 通带
0 vN vN vO
R1
Rf
得到：
vO
(1
Rf R1
)vI
AVF vo 1 Rf
vi
R1
R1
vN
-
vP
A +
vO
vI
电压串联负反馈
vN -
vP
A +
vO
vI
电压跟随器
当R1 （即断开时）、或Rf 0时, AVF 0
此时电路称为电压跟随器
2. 加法运算电路
根据虚短、虚断和N点
R2
第八章 信号的运算与处理电路 8.1 基本运算电路 8.2 实际运放电路的误差分析 8.3 对数和反对数运算电路 8.5 有源滤波电路
8.1 基本运算电路
• 比例运算电路 • 加法电路 • 减法电路 • 积分电路 • 微分电路
信号的运算与处理电路89页PPT
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。
反相比例放大器的特例
i2
Rf
i1
ui R1
_ + uo
+
RP
若：Rf=R1 则 Uo Ui 称反号器
反相比例放大器的派生
i2
Rf
i1
ui R1
_ +
uo
+
RP
Zf Rf Z1 R1
Au
uo u1
Zf Z1
同相比例放大器放大倍数
虚短
R1 ui
Rf
_ +
+
u-= u+= ui
虚断
uo ui ui
uo
Rf
R1
uo
(1
Rf R1
)ui
Au
uo u1
1 Rf R1
同相比例放大器输入电阻
Rf
R1 ui
_
uo
+
+
RP
RP =R1 // Rf
Ri
同相比例放大器的共模电压
Rf
理想运放的条件
Ao ri
ro 0
理想运放的传输特性
+ Ao uo
ui
+
_
uo
+UOM
ui
-UOM
负反馈
非线性放大区
uo
+UOM
ui
-UOM
线性放大区
运放工作在线性区的特点
Ao ri
uoAo(uu)
u u 虚短
Ii 0 虚断
反相比例放大器的特例
i2
Rf
i1
ui R1
_ + uo
+
RP
若：Rf=R1 则 Uo Ui 称反号器
反相比例放大器的派生
i2
Rf
i1
ui R1
_ +
uo
+
RP
Zf Rf Z1 R1
Au
uo u1
Zf Z1
同相比例放大器放大倍数
虚短
R1 ui
Rf
_ +
+
u-= u+= ui
虚断
uo ui ui
uo
Rf
R1
uo
(1
Rf R1
)ui
Au
uo u1
1 Rf R1
同相比例放大器输入电阻
Rf
R1 ui
_
uo
+
+
RP
RP =R1 // Rf
Ri
同相比例放大器的共模电压
Rf
理想运放的条件
Ao ri
ro 0
理想运放的传输特性
+ Ao uo
ui
+
_
uo
+UOM
ui
-UOM
负反馈
非线性放大区
uo
+UOM
ui
-UOM
线性放大区
运放工作在线性区的特点
Ao ri
uoAo(uu)
u u 虚短
Ii 0 虚断
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第8章 信号的运算与处理电路
8.1 基本运算电路 8.2 对数和反对数运算电路 8.3 有源滤波电路 8.4 电压比较器
本章基本教学要求
熟练掌握比例、求和、积分运算电路； 熟练掌握比例、求和、积分运算电路； 掌握电压比较电路的组成、分析方法。 掌握电压比较电路的组成、分析方法。 正确理解二阶低通滤波电路， 正确理解二阶低通滤波电路， 一般了解其它运算电路， 一般了解其它运算电路，有源滤波电 路的组成和不同滤波电路的特点。 路的组成和不同滤波电路的特点。
本章重点内容
由集成运放组成的各种运算电路 及其分析计算方法。 及其分析计算方法。 滤波电路的基础知识及其传递函 数的推导方法。 数的推导方法。 求解各种比较电路的阈值电压及 画出传输特性曲线的方法。 画出传输特性曲线的方法。
8.1 基本运算电路 8.2 对数和反对数运算电路 8.3 有源滤波电路 8.4 电压比较器
本章基本教学要求
熟练掌握比例、求和、积分运算电路； 熟练掌握比例、求和、积分运算电路； 掌握电压比较电路的组成、分析方法。 掌握电压比较电路的组成、分析方法。 正确理解二阶低通滤波电路， 正确理解二阶低通滤波电路， 一般了解其它运算电路， 一般了解其它运算电路，有源滤波电 路的组成和不同滤波电路的特点。 路的组成和不同滤波电路的特点。
本章重点内容
由集成运放组成的各种运算电路 及其分析计算方法。 及其分析计算方法。 滤波电路的基础知识及其传递函 数的推导方法。 数的推导方法。 求解各种比较电路的阈值电压及 画出传输特性曲线的方法。 画出传输特性曲线的方法。