第8节信号处理电路

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【学习】第五章信号调理电路

【学习】第五章信号调理电路

一般采用音频交流电压(5~10kHZ)作为电桥电源。 这时,电桥输出将为调制波,外界工频干扰不易从线路 中引入,并且后接交流放大电路简单无零漂。
采用交流电桥时,必须注意影响测量误差的一些因素。
如:电桥中元件之间的互感影响;无感电阻的残余阻抗; 邻近交流电路对电桥的感应作用;泄漏电阻以及元件之间、 元件与地之间的分布电容等。
整理课件
33
整理课件
34
§2 调频与解调
(1)调频
调频(频率调制)是利用信号电 压的幅值控制一个振荡器,振荡 器输出的是等幅波,但其振荡频 率偏移量和信号电压成正比。
当信号电压为零时,调频波的频率等于中心频率(载波频 率);信号电压为正值时频率提高,负值时则降低。所以调 频波是随信号而变化的疏密不等的等幅波。
-fm
fm
-f0
f0
时域分析
频域分析
由脉冲函数的卷积性质知:一个函数与单位脉冲函数卷积的结
果,就是将其以坐标原点为中心的频谱平移到该脉冲函数处。
即调制后的结果就相当于把原信号的频谱图形由原点平移至
载波频率 f 0 处,幅值减半。
整理课件
24
从调幅原理看,载波频率 f 0 必须高于原 信号中的最高频率 f m 才能使已调波仍 保持原信号的频谱图形,不致重叠。
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27
g(t)1 2x(t)1 2x(t)co4sf0t
据傅里叶变换性质可得:
G (f) 1 2X (f) 1 4X (f 2 f0 ) 1 4X (f 2 f0 )
若用一个低通滤波器滤去中心
频率为 2 f 0 的高频成分,那
么将可以复现原信号的频谱 (幅值减小为一半),若用放 大处理来补偿幅值减小,可得 到原调制信号。

液晶彩电信号处理与控制电路概述

液晶彩电信号处理与控制电路概述

液晶彩电信号处理与控制电路概述 液晶彩电信号处理与控制电路主要包括输入接口电路、公共通道电路、视频解码电路、A/D转换电路、去隔行处理电路、SCALER电路、微控制器电路和伴音电路等,这些电路一般安装在一块电路板上,此电路板一般称之为“主板”。

主板电路是液晶彩电最关键、最复杂的电路部分,作为维修人员,必须掌握其基本工作原理与信号流程。

第一节液晶彩电输入接口电路介绍 液晶彩电与其他设备之间连接使用,接收视频和音频信号需要通过特定标准的结合方式来实现,这些拥有固定标准的输入方式就是输入接口。

液晶彩电的输入接口负责接收外来视频和音频信号,常见的输入接口有HDMI接口、DVI接口、VGA接口、YPbPr色差分量输入接口、S端子接口、AV音频/视频输入接口、ANT天线输入接口、RS-232C接口等,此外,一些多媒体娱乐功能丰富的液晶彩电产品还配有USB接口、IEEE 1394接口和读卡器插槽等。

图3-1是Philips 32TA2800液晶彩电各输入接口示意图。

图3-1 Philips 32TA2800液晶彩电各输入接口示意图 从图中可以看出,Philips 32TA2800液晶彩电设置有AV1、S-Video、YPbPr、DSUB(VGA)、DVI-D等多个输入接口。

下面对液晶彩电中常用的输入接口作一简要介绍。

一、ANT天线输入接口 ANT天线输入接口也称RF射频接口,是家庭有线电视采用的接口模式。

RF的成像原理是将视频信号(CVBS)和音频信号相混合编码后输出,然后在显示设备内部进行一系列分离/解码的过程输出成像。

由于步骤烦琐且音、视频混合编码会互相干扰,所以它的输出质量是最差的。

目前生产的液晶彩电都具有此接口,接收时,只需把有线电视信号线连接上,就能直接收看有线电视。

ANT天线输入接口外形如图3-2所示。

图3-2 ANT天线输入接口二、AV接口 AV接口是液晶彩电上最常见的端口之一,标准视频接口(RCA)也称AV接口,通常都是成对的白色的音频接口和黄色的视频接口,它通常采用RCA(俗称莲花头)进行连接,使用时只需要将带莲花头的标准AV线缆与相应接口连接起来即可。

信号调理电路

信号调理电路

信号调理电路信号调理电路就是信号处理电路,把模拟信号变换为用于数据采集、控制过程、执行计算显示读出或其他目的的数字信号。

是指利用内部的电路,如滤波器、转换器、放大器等来改变输入的讯号类型并输出。

在实际应用中工业信号有些是高压,过流,浪涌等,不能被系统正确识别,必须调整理清。

信号调理电路原理信号调理电路往往是把来自传感器的模拟信号变换为用于数据采集、控制过程、执行计算显示读出和其他目的的数字信号。

模拟传感器可测量很多物理量,如温度、压力、力、流量、运动、位置、PH、光强等。

但是传感器信号不能直接转换为数字数据,因为传感器输出是相当小的电压、电流或变化,因此,在变换为数字数据之前必须进行调理。

调理就是放大,缓冲或定标模拟信号,使其适合于模/数转换器(ADC)的输入。

然后,ADC对模拟信号进行数字化,并把数字信号送到微控制器或其他数字器件,以便用于系统的数据处理。

信号调理电路技术1.放大放大器提高输入信号电平以更好地匹配模拟-数字转换器(ADC)的范围,从而提高测量精度和灵敏度。

此外,使用放置在更接近信号源或转换器的外部信号调理装置,可以通过在信号被环境噪声影响之前提高信号电平来提高测量的信号-噪声比。

2.衰减衰减,即与放大相反的过程,在电压(即将被数字化的)超过数字化仪输入范围时是十分必要的。

这种形式的信号调理降低了输入信号的幅度,从而经调理的信号处于ADC范围之内。

衰减对于测量高电压是十分必要的。

3.隔离隔离的信号调理设备通过使用变压器、光或电容性的耦合技术,无需物理连接即可将信号从它的源传输至测量设备。

除了切断接地回路之外,隔离也阻隔了高电压浪涌以及较高的共模电压,从而既保护了操作人员也保护了昂贵的测量设备。

4.多路复用通过多路复用技术,一个测量系统可以不间断地将多路信号传输至一个单一的数字化仪,从而提供了一种节省成本的方式来极大地扩大系统通道数量。

多路复用对于任何高通道数的应用是十分必要的。

5.过滤滤波器在一定的频率范围内去处不希望的噪声。

信号处理的基本原理

信号处理的基本原理

信号处理的基本原理
信号处理是一种通过对输入信号进行处理来提取信息或改变信号特性的过程。

其基本原理包括信号采样、信号变换、滤波和重建等步骤。

首先,信号处理的第一步是信号采样。

采样是将连续时间的模拟信号转换为离散时间的数字信号的过程。

通过在一定的时间间隔内对信号进行取样,可以获取信号在这些时间点上的数值。

接下来,采样得到的离散信号可以进行一系列的变换。

常见的变换包括傅里叶变换、小波变换、离散余弦变换等。

这些变换可以将信号在时域上转换到频域上,或者将信号从一种表示形式转换为另一种表示形式。

通过变换,可以获得信号的频谱信息、能量分布、特定频率组成等。

在信号处理中,滤波是一个重要的步骤。

滤波可以去除信号中不需要的频率成分,或者增强感兴趣的频率成分。

常用的滤波器有低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器等。

滤波可以帮助改善信号质量、减少噪音干扰、提取出特定频率的信号成分等。

最后,为了将离散信号转换回连续时间的模拟信号,信号处理需要进行重建。

重建是将离散信号恢复为连续信号的过程。

常见的重建方法有插值、滤波和模拟信号恢复等。

通过重建,可以还原信号的连续性和平滑度。

综上所述,信号处理的基本原理包括信号采样、信号变换、滤波和重建。

这些步骤可以帮助提取信息、改善信号质量、滤除
噪音等,广泛应用于通信、音频处理、图像处理、生物医学等领域。

第8节--数字信号处理-LabVIEW虚拟仪器设计及应用-郝丽-清华大学出版社

第8节--数字信号处理-LabVIEW虚拟仪器设计及应用-郝丽-清华大学出版社

第8节 算法及信号处理
2018 11
算法及信号处理
算法
算法的效率 LabVIEW中的算法函数
信号处理
仿真信号的生成 波形测量
数字滤波
算法
程序=数据结构+算法
数据结构:数据的类型和数据的组织形式 算法:解决问题的方法、步骤和过程
算法的效率
使用的时间 占用的空间
算法
LabVIEW中的算法函数
数学 信号处理 Express
信号处理
仿真信号的生成
信号处理
例1:制作一个波形发生器,可以按需求选择发生波形的
形状,比如方波、三角波和正弦波,等等;可以设置所产 生波形的参数,包括频率、幅值和初相位等;还可以在产 生的典型信号波形上叠加噪声信号;要求将所产生的波形, 在前面板上用波形图控件显示出来。
信号处理
例1:制作一个波形发生器,可以按需求选择发生波形的形状。
Байду номын сангаас形测量
信号处理
信号处理
例2:测量一段正弦信号的频率
1)过零比较法
信号处理
例2:测量一段正弦信号的频率
2)快速傅里叶变换(FFT)
信号处理
例2:测量一段正弦信号的频率
3)利用“提取单频信息”函数
练习:模出一个频率可调、带 白噪声的方波信号;模 入此信号,并提取其中 的基波信号。

常用的检测电路

常用的检测电路

量放大器, AD521集成测量放大器管脚说明和
基本应用电路如图3所示。
图3 AD521管脚及应用电路
该测量放大器的放大倍数按下面公式计算:
U0 RS G Ui Rg (10.6)
在使用AD521时,要特别注意为偏置电流提供回路。 图4给出了传感器与检测电路几种不同的耦合方式下 的接地方法:
图4 AD521输入信号耦合方式
图2 三运算放大器构成的测量放大器
根据运算放大器的基本分析方法,图2中的输出 电压:
2R1 U 0 (U 01 U 02 ) (1 )(U i1 U i 2 ) ( 10.4) R R R2
Uid Ui1 Ui2 设 ,则输出为: Rf 2R1 U0 (1 )U id R R2
本节内容不作具体转换电路的分析,只介绍有转换电路类型及功能。
1、模/数转换器 A/D转换可分为直接法和间接法。 直接法是把电压直接转换为数字量,如逐次比 较型的A/D转换器。 间接法是把电压先转换成某一中间量,再把中 间量转换成数字量。 (1) 逐次比较型模/数转换器 逐次比较型A/D转换就是将输入模拟信号与不 同的参考电压做多次比较,使转换所得的数字量在 数值上逐次逼近输入模拟量的对应值。
1、一阶低通有源滤波器
一阶有源低通滤波器由RC网络和运算放大器 构成,如图12(a)所示。
图12 一阶低通滤波器及其幅频特性
由图12(a)可得
U 1 1 jC Ui Ui (9) 1 1 jRC R jC
又由虚短,则
U 0 (1
Rf
Ui ) (10) R1 1 jRC
Uo Rf R Ui (10.8)
图11 ISO100的基本接法
2 信号处理电路

数字音频管理与应用第8章 音频处理与控制设备


8.2 信号动态处理设备
为什么要使用压限器?
在立体声音响系统中,节目源信号的动态范围很宽, 音频系统设备的动态范围与之相比要小得多,如交响乐可 达100dB,而扩声系统采用的是模拟设备,它的动态范围 只在80dB,这就要求调音师依据音源的实际电平进行衰减 而不致使产生过激失真,可以利用压限器对音频信号压缩 或限幅,使其动态范围与音频设备相吻合,以免许多信息 在背景噪声中浪费掉,以保证信号传输不失真。
什么是音频处理设备
它是一个总称。音频处理设备是指在音响系统中对音 频信号进行修饰和加工处理的部件、装置或设备。
在专业音响设备中,音频处理设备可以作为一个设备 的部件出现在调音台、扩音机内部,也可以做成一台 完整的独立设备,作为扩声等音响系统的组成部分。
由于在专业音响系统中,音频处理设备通常是围绕调 音台连接的,因此也将独立的信号处理设备称为调音 台的周边设备,简称周边设备。
输 出
1:1 无压缩 压缩门限:就是指使压缩器
A
2:1 压缩 进入压缩状态的输入电平,

该参量表示压缩器产生压缩

B
动作的电平条件。


压缩比率:压缩器的输入信号
动态变化的分贝(dB)数与
阈值电平 输入信号电平 压缩器输出信号动态变化的 dB数之比。
图 压缩特性
8.2 信号动态处理设备
当压缩比率较小时,信号失真小,线性好,不会出现压 缩的迹象,听感自然,我们称此时为软压缩。压缩比率大 时,线性较差,并带来信噪比降低,称之为硬压缩。当压 缩比率超过10:1时,进入硬压缩。大压缩比率可以确保高 电平信号不过荷,这时声音产生密集感,使平均响度增加, 对扬声器不利。
第8章 音频处理与控制设备

信号的运算与处理电路-绝对值电路


2)幅频特性
| Au | Aup f 2 1 ( ) fo
特点: a.电路简单; b.通带内具有较高增 益; c.阻带衰减太慢,选 择性较差 可采用二阶或高阶 低通滤波器
21
5.4.3 高通滤波器
1、一阶高通滤波器 1)传递函数
U R 1 R j C U i
U i
22
2)幅频特性
| Au | Aup fo 2 1 ( ) f
特点: a.电路简单; b.通带内具有较高增 益; c.阻带衰减太慢,选 择性较差
23
3、 带通滤波器
24
本章内容的重点
1、正确理解理想运放及“虚短”、“虚 断”、“虚地”的概念。 2、掌握运放线性应用电路的分析思路和 计算方法。 3、了解滤波器的基本概念,掌握传递函 数的推导方法。
17
2、有源滤波器的分类
由选频性能,滤波器可分为:低通、高通、带通、 带阻和全通几种类型。 幅频响应特性如图:
18
3、滤波器的作用
滤波器主要用来滤除信号中无用的频率成分。 例如:
含有高频干扰 的低频率信号
19
5.4.2 低通滤波器
1、一阶低通滤波器 1)传递函数
同相比例放大
20
1 1 j C U U U i 1 jRC i 1 R j C 一阶无源低通滤波 R2 R U 2 i Uo 1 U 1 通带增益 1 jRC R1 R2 R 1 Aup 1 R1 R2 1 Aup R1 Au 截止频率 f 1 jRC 1 1 j fo fo 2RC
U i
Ui
∞ N UN R VD1 VD3
Uo mA Io VD2 VD4

数字信号处理(第2版)教学课件第8章 MATLAB仿真实验

系统的时域特性是指系统的线性移不变性质、因果性 和稳定性。重点分析实验系统的稳定性,包括观察系统的 暂态响应和稳定响应。
系统的稳定性是指对任意有界的输入信号,系统都能 得到有界的系统响应,或者系统的单位脉冲响应满足绝对 可和的条件。系统的稳定性由其差分方程的系数决定。
实际中检查系统是否稳定,不可能检查系统对所有有界 的输入信号、输出是否都是有界输出,或者检查系统的单位 脉冲响应满足绝对可和的条件。可行的方法是在系统的输入 端加入单位阶跃序列,如果系统的输出趋近一个常数(包括 零),就可以断定系统是稳定的。系统的稳态输出是指当n→ ∞时系统的输出。如果系统稳定,信号加入系统后,系统输出 的开始一段称为暂态效应,随着n的加大,幅度趋于稳定,达 到稳态输出。
(2)频域采样理论的验证。 给定长度为26的三角波序列x(n) 编写程序,分别对频谱函数 X (e j ) FT[x(n)] 在区间 [0, 2π] 上等间隔采样32点和16点,得到 X32 (k) 和 X16 (k) ,再分别对 X32 (k)
和 ①X16分(k)别进画行出32X点(ej和 )、16X点32 (IkF)F和T,X1得6 (k到) 的x幅32 (度n)谱和。x16 (n) 。要求:
4. 参考程序
(1)内容1参考程序,实验结果。 (2)内容2参考程序,实验结果。 (3)内容3参考程序,实验结果。
5.实验结果
图8-1 调用filter解差分方程仿真结果
5.实验结果
图8-2 稳定性分析方面的仿真结果
5.实验结果
图8-3 稳定性分析仿真结果
实验二 时域采样与频域采样
1. 实验目的
y(n) 0.5y(n 1) 0.25y(n 2) x(n) 2x(n 1) x(n 3)

高清摄像机 信号处理 (经典)解剖

数字摄像机的信号处理综述(2007-04-16 17:06:23)转载▼数字摄像机的信号处理综述张元文(广东电视台制作部510066)1、前言随着我国电视系统数字化进程的推进,各省级电视台的数字化正从数字电视车、全数字演播室、非编网络、半数字化播出中心向各个领域扩展,我台目前的情况也是这样。

在这个过程中,许多模拟摄像机正在被数字摄像机所取代。

数字摄像机能实现在模拟摄像机中做不到的许多处理与效果;具有高精度的γ校正和线性矩阵(彩色校正),使彩色重现更加逼真;数字摄像机有较大的动态范围;数字摄像机采用低功耗大规模集成电路LSI,电路集成度达到180万门以上,内部线宽减少到0.35μm,工作电压从5V降低到3V,体积功耗都比模拟摄像机小。

总之,数字摄像机不仅图像质量提高,而且工作稳定性、可靠性也提高,方便维护。

因此,对数字摄像机技术有一个全面的认识,是非常必要的。

2、数字摄像机的基本构成2.1 数字摄像机的由来三片CCD摄像器件输出的信号经过相关双重取样电路及预放处理后,得到的是模拟图象信号,摄像机的数字化最多只能从预放器后的信号处理电路开始,因此,数字化的摄像机叫做数字信号处理摄像机,数字摄像机是通俗化的叫法。

然而,信号处理通道中进行模/数转换(即A/D变换)的位置可前可后,位置前后与A/D变换选取的量化比特数有关,这就产生了信号处理通道中数字化程度的差别。

目前,数字摄像机的品牌中,主要有10bit数字摄像机和12bit数字摄像机两种(均指的是A/D变换的量化比特数)。

不管数字摄像机中信号处理通道的数字化程度怎样,它的基本构成原理与各部分的作用与模拟摄像机相同。

数字摄像机视频信号处理系统中A/D变换的量化比特数不论是采用10bit的还是12bit的,最终输出都是符合ITU-R601标准的10bit数字信号。

输出形式有Y、R-Y、B-Y数字分量信号;或经数字编码器输出的数字复合信号;有的摄像机为了延伸电缆传输距离,使用机头内部光纤适配器把数字分量信号直接送入适配器变成光信号,用光缆传输,使传输距离达到1-2千米以上。

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(2)同相输入端、反相输入端和输入信号之间为“虚断”连接 iP iN 0
理想运放的差模输入电阻 rid
集成运放线性电路的结构特征是:从集成运放的输出端到其反相输入端存在反馈通路
8.2典型运算电路
8.2.1 比例运算电路
一、反相比例运算电路
iF
Rf
R
iN
-
uI
iI
N
A +
uO
iP
Rp
依据“虚断”的原则,可i得P iN 0
iC→ T

iE
-
A
+
uO
R′
输出电压为
uOuBEUTlnIuSIR
8.2典型运算电路
8.2.3 对数和指数运算电路
三、指数运算电路
R1
Rf1
uI1
R3
Rf2
R2 uI2
A1
uI3 R4
-
+
uO1
A2 +
uO
RP1 RP2
单级运放构成的加减运算电路中,阻值的选取以及比例系数的调整很
不方便。上图所示为采用两级运放实现的加减运算电路,其输出电压
分别为
uO
1Rf1uRI11
uI2 R2
uO R f2 u R I33u R O 4 1 R f2 R R f41 u R I11 u R I22 u R I33
利用同相比例运算关系求解输出电压
u O 1 R R f R 1 R 2 R / 2 R / 3 / R / 3 / R / 4 / R 4 /u I 1 R 2 R 1 R / 1 R / 3 / R / 3 / R / 4 / R 4 /u I 2 R 3 R 1 R / 1 R / 2 / R / 2 / R / 4 / R 4 /u I 3
差模输入电阻
rid
输出电阻
ro 0
-3dB带宽
fH
输入偏置电流 IIB 0
输入失调电压 U I0 输入失调电流 I I0
及其温漂均为零
8.1集成运算放大器应用电路的基本知识
(1)同相输入端和反相输入端为“虚短”连u接P uN
u OA od u P u N 对于理想运放,由于 Aod 无穷大,而输出电压有限,则 uP uN
8.2典型运算电路
8.2.3 对数和指数运算电路
二、晶体管组成的对数运算电路
uI R
(uI>0) → iR
为扩大输入电压的动态范围,常用晶体管取代二极管,
构成对数运算电路。忽略晶体管基区体电阻压降,设
共基电路放大系数
a 近似为1,若
则有
uBEUT
uBE
iC aiE ISeUT

uBE
UT
ln
iC IS
uO
uN uO uN
R
Rf
可推导
uO
1
Rf R
u1
8.2典型运算电路
8.2.1 比例运算电路
一、同相比例运算电路
Rf
iF
R
uN -
iR
A
uI
R1 uP +
uO
当 Rf 0 或 R 时,电路简化为图8.4的形式,分析可知 uO u1
称为电压跟随器。
Rf
-
RI
A
+
-
A
uO
uI
+
uO
uI
图8.4 电压跟随器
8.1集成运算放大器应用电路的基本知识 8.2典型运算电路 8.3有源滤波电路 8.4信号变换电路 8.5Multisim仿真实例
8.1集成运算放大器应用电路的基本知识
集成运放具有差模电压增益高、共模电压增益低、输入阻抗高、输出阻抗低等特点
理想运放特点:
开环差模电压增益 Aod
共模抑制比
KCMR
8.2典型运算电路
8.2.2 加法和减法运算电路
三、加减运算电路
uI1
R1
Rf
uI2
R2
-
uI3
R3
A
+
uO
uI4
R4
R5
图8.8 单级运放构成的加减运算电路
当所有反相输入信号同时作用,所有同相输入信号为零时,输出电压为
uO
1Rf
uRI11
uI2 R2
当所有同相输入信号同时作用,所有反相输入信号为零时,输出电压为
8.2典型运算电路
8.2.2 加法和减法运算电路
一、反相求和运算电路
uI1 uI2 uI3
R1 i1 R2 i2 R3 i3
Rf
iF
-
A1 +
uO
RP= R1∥R2∥R3∥Rf
图8.6 反相求和运算电路
同前面分析比例运算电路一样,利用“虚短”和“虚断”的概念
uI1uI2uI3 uO R1 R2 R3 Rf
则输出电压
uO Rf uRI11uRI22 uRI33
8.2典型运算电路
8.2.2 加法和减法运算电路
二、同相求和运算电路
R
Rf
R1
Hale Waihona Puke uI1 i1 R2uI2 i2
R3
-
P
A +
i4
uO
uI3 i3
R4
图8.7 同相求和运算电路 利用叠加原理求P点对地的电压,可得 u P R 1 R 2 R / 2 R / 3 / R / 3 / R /4 / R 4 /u I 1 R 2 R 1 R /1 R / 3 / R /3 / R / 4 / R 4 /u I 2 R 3 R 1 R /1 R / 2 / R /2 / R / 4 / R 4 /u I
8.2典型运算电路
8.2.3 对数和指数运算电路
一、二极管组成的对数运算电路 当 uD UT 时 ,
iD IseuD UT
uI R
(uI>0) →iR
+ uD _
→iD
-
A
+
uO
R′

uD
UT
ln iD IS
依据“虚短”和“虚断”的原则iD有 iR
uO uD 则
uO U Tln iID S U Tln iIR S U Tln Iu SIR
u O 2 1 R 1 R /fR /2 R 3 R 4 R /4 R / /5 R /5u I3 R 4 R 3 R /3 R / /5 R /5u I4
若 R 1/R /2/R /f R 3/R /4/R /5 ,输出电压为
uOuO 1uO 2R f u R I33u R I44u R I11u R I22
【例8.2】 电路如图8.5所示,试列写输入输出关系表达式。
R2 R4
R1
-
R3
+ A1
uI
R5
uO1 R6
A2
+
uO
图8.5 例8.2电路图 解:单独分析各级电路即可。A1构成同相比例运算电路,A2构成反相比例运算电路,则
uO1
1
R2 R1
uI
uOR R3 4uO1R R3 41R R1 2uI
依据“虚短”的原则,可得uN uP 0
节点N称为“虚地”。则节点N的电流方程为iI iF

uI uN uNuO
R
Rf
uO
Rf R
uI
8.2典型运算电路
8.2.1 比例运算电路
一、同相比例运算电路
Rf
iF
R
uN -
iR
A
uI
R1 uP +
依据“虚断”的原则,可得 iR iF 即
依据“虚短”的原则,可得uNuP uΙ
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