信号运算与处理2.ppt

运算电路与有源滤波器的比较: 相同之处 电路中均引入深度负反馈，因而集成运放均工作在线性区。 均具有“虚短”和“虚断”的特点，均可用节点电流法求解电路。 不同之处 运算电路研究的是时域问题，有源滤波电路研究的是频域问题；测试时，前者是在输入信号频率不变或直流信号下测量输出电压与输入电压有效值或幅值的关系，后者是在输入电压幅值不变的情况下测量输出电压幅值与输入电压频率的关系。 运算电路用运算关系式描述输出电压与输入电压的关系，有源滤波器用电压放大倍数的幅频特性描述滤波特性。 例题 7.14、图示放大电路中，已知 （1)试求出uo与ui的运算关系。 （2)设t=0时uo=0,且ui由零跃变为-1V,试求输出电压由零上升到+6V所需要的时间。 例题 解： (1) (2) 的表达式。若已知输入电压 88.图示放大电路中，已知A1、A2为理想运算放大器。 1．写出电压放大倍数 时， 例题 2．若令 仍为10 ，当要求电压放大倍数 时， R1、R2各为多大？ 四、对数和指数运算电路 1.对数运算电路 (1)采用二极管的对数运算电路 所以： 精度不高。 (2)采用三极管的对数运算电路 2.指数运算电路 3.由对数及指数电路组成的乘除电路 　　乘法电路的输出电压正比于其两个输入电压的乘积，即 uo = uI1uI2 求对数，得： 再求指数，得： 　　所以利用对数电路、求和电路和指数电路，可得乘法电路的方块图： 对数电路 对数电路 uI1 uI2 lnuI1 lnuI2 求和电路 lnuI1+ lnuI2 指数电路 uO = uI1uI2 模拟乘法器是实现两个模拟量相乘的非线性电子器件. 一.模拟乘法器简介 模拟乘法器符号 uo = KuI1uI2 输出电压正比于两个输入电压之积: 分类： 按允许输入信号的极性，分为单象限、二象限、四象限。 二.变跨导型模拟乘法器的基本原理 必须大于0，并且该值越小，非线性误差越大。 对于差动放大电路，输出电压为： 三.模拟乘法器应用 1.乘法运算 2.乘方运算 将相乘运算电路的两个输入端并联在一起就是乘方运算电路。 实现了对正弦波 电压的二倍频变换 3.除法运算 根据运放虚断的特性，有: 所以: 如果令K= R2 / R1则 4.开方运算 所以有 显然，uO是- uI平方根。因此只有当uI和K 极性相反时才能开平方。 5.开立方运算 当uI为正值时，uO为负值，当uI为负值时，uO为正值。 7.4.1 概述 一.滤波电路的功能 使指定频段的信号顺利通过，其它频率的信号被衰减 二.滤波电路的种类 低通滤波器（LPF---Low pass filter） 高通滤波器（HPF--- High pass filter ） 带通滤波器（BPF--- Band pass filter ） 带阻滤波器（BEF--- Band elimination filter ） 按滤波器的工作频率,可分为: 用电压放大倍数的幅频特性描述滤波器的滤波特性. 理想滤波器的幅频特性： 7.4.2 有源低通滤波器 一、低通滤波器的主要技术指标 1.通带增益 指滤波器在通频带内的电压放大倍数。 2.截止频率fp 通带与阻带之间的过渡带越窄，说明滤波器的选择性越好。 性能良好的LPF通带内的幅频特性曲线是平坦的，阻带内的电压放大倍数基本为零。 二、低通滤波电路 1.无源低通滤波器 空载时: 频率趋于0时, (带通放大倍数) 频率每升高10倍, 下降10倍. 二、低通滤波电路 1.无源低通滤波器 有载时: 频率趋于0时, (带通放大倍数) 频率每升高10倍, 下降10倍. 空载时 带负载时 负载变化，通带放大倍数和截止频率均变化。 1.无源低通滤波器 低通滤波器幅频特性: 2.简单的一阶有源低通滤波器 通带放大倍数 截止频率 表明进入高频段的下降速率为 －20dB/十倍频 特点:电路简单，阻带衰减太慢，选择性较差。 　　输入电压经过两级 RC 低通电路，在高频段，对数幅频特性以 -40 dB /十倍频的速度下降，使滤波特性比较接近于理想情况。 截止频率 fp ≈ 0.37f0 3.简单的二阶有源低通滤波器 引入正反馈 为使 fp=f0，且在f=f0时幅频特性按－40dB/十倍频下降。 f→0时，C1断路，正反馈断开，放大倍数为通带放大倍数； f →∞， C2短路，正反馈不起作用，放大倍数小→0 ； 4.二阶压控型低通滤波器 因而有可能在f = f 0时放大倍数等于或大于通带放大倍数。对于不同频率的信号正反馈的强弱不同。 对于节点M , 可以列出下列方程: 对于节点M , 可以列出下列方程: 品质因数 选取合适的Q值,可使f=f