模电第五章 信号的运算、测与处理模电第五章 信号的运算、测量与处理模电第五章 信号的运算、测量与处理模电第五章 信号的运算、测量与处理.ppt

第五章 信号的运算、测量与处理 集成运算放大器在使用时，总是与外部反馈电路相配合，以实现各种不同的功能。 二、电流－电压变换器 ——互阻放大器 §4 有源滤波器 一、滤波电路的作用和分类 1、作用： 选频 2、分类： （1）按使用的元器件是否为有源器件分类 无源滤波器： 电路仅由无源元件组成。 有源滤波器： 电路不仅有无源元件，还由有源元件组成。 有源滤波器体积小、重量轻，输入输出易于阻抗匹配，频率特性调整方便，具有放大功能。 无源滤波器带载能力差，接负载后，增益和频率特性均受影响。 （2）按工作信号的频率范围分类 低通滤波器(LPF) f0 f O 通 阻 高通滤波器(HPF) f f0 O 通 阻 带通滤波器(BPF) 带阻滤波器(BEF) f1 f O 通 通 阻 f2 f O 通 阻 阻 f1 f2 滤波过程 消除高频干扰 （2）按工作信号的频率范围分类 低通滤波器的实际幅频特性 f0 通带 阻带 过渡带 过渡带越窄越理想 ：通带放大倍数 f0 ：通带截止频率 （2）按工作信号的频率范围分类 二、低通滤波器 1、无源低通滤波器 电压放大倍数 ——通带截止频率 电路缺点：电压放大倍数低，只有１，且带负载能力差。 解决办法：利用集成运放与RC电路组成有源滤波器。 二、低通滤波器 2、一阶有源低通滤波器 C R A + － ——通带电压放大倍数 ——通带截止频率 当 f = f0时， 二、低通滤波器 　　可见：一阶低通有源滤波器与无源低通滤波器的通带截止频率相同；但通带电压放大倍数得到提高。 　　缺点：一阶低通有源滤波器在 f f 0 时，滤波特性不理想。对数幅频特性下降速度为 －20 dB / 十倍频。 解决办法：采用二阶低通有源滤波器。 C R A + － 2、一阶有源低通滤波器 三、高通滤波器 1、无源高通滤波器 电压放大倍数 ——通带截止频率 电路缺点：电压放大倍数低，只有１，且带负载能力差。 在运放的输入与输出之间： （1）引入线性负反馈： （2）引入非线性负反馈： （3）引入线性或非线性正反馈： 比例、加减、微分、积分等 对数、指数、乘法、除法等 信号发生等 在模拟信号运算电路中，输入与输出之间实现一定的数学运算关系，因此集成运放工作在线性区，使输出随输入的变化而变化。 为保证运放工作在线性区，一般要引入深度负反馈。 第五章 信号的运算、测量与处理 §1 基本运算电路 §2 对数、指数与乘法运算电路 §3 信号变换电路 §4 有源滤波器 §1 基本运算电路 比例运算电路的输入电压与输出电压之间存在比例关系，是最基本的运算电路，是其他各种运算电路的基础。 反相比例运算电路 同相比例运算电路 比例运算电路 反相输入加法运算电路 同相输入加法运算电路 加法运算电路 减法运算电路 积分运算电路 微分运算电路 一、反相比例运算电路 （电压并联） R2= R1 // RF 同相端与反相端是运放输入级两个差分对管的基极，为使差分放大电路的参数保持对称，应使两个差分对管基极对地电阻尽量一致，以免静态基极电流流过时在运放输入端产生附加的偏差电压。 虚断：i＋= i－= 0 得： u＋ = 0 又由虚短：u＋= u－得： u＋ = u－ = 0 “虚地” 由 iI = iF ，得： 1、工作原理： 一、反相比例运算电路 （电压并联） 2、结论： （1）反馈组态为深度电压并联负反馈，故输入电阻不高（由u－ = 0知Rif = R1），输出电阻很低（知RO ≈ 0）。 （2）由“虚地”知加在运放输入端的共模输入电压很小。 （3）比例系数仅与电阻R1和RF有关，与集成运放的内部参数无关。 （4）理想情况下集成运放输入电阻无穷大，但实际为兆欧级的大电阻，故电阻R1、R2和RF也不能过大，一般应控制在千欧级，这样才可以忽略输入电阻。 二、同相比例运算电路 （电压串联） R2= R1 // RF i+ = i- = 0； u- = u+ = uＩ 由 i1 = iF ，得： 1、工作原理： 为使同相端和反相端的对地电阻一致，有 二、同相比例运算电路 （电压串联） 2、电压跟随器： 当 RF = 0 或 R1 = ? 时，Auf = 1 uO = uI 电压跟随器一是可以用来快速检验运放有无故障，二是可以稳定输出电压，信号源尽可能多地取的 输入信号，故电压跟随器可以接到放大电路的输入端或输出端。 二、同相比例运算电路 （电压串联） 3、结论 （1）反馈组态为深度电压串联负反馈，故输入电阻很高（Rif = ∞），输出