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第五章 信号运算电路 第一节 加减运算电路 第一节 加减运算电路 第一节 加减运算电路 第三节 微分积分运算电路 一、积分运算电路 （一）反相积分电路 （二）具有特殊性能的积分电路 1、增量积分电路（比例积分电路） 2、多重积分运算电路第三节 微分积分运算电路 二、微分运算电路 第三节 微分积分运算电路一、积分运算电路 第三节 微分积分运算电路一、积分运算电路 第三节 微分积分运算电路一、积分运算电路 第三节 微分积分运算电路一、积分运算电路 第三节 微分积分运算电路一、积分运算电路 第三节 微分积分运算电路一、积分运算电路 第三节 微分积分运算电路二、微分运算电路 第三节 微分积分运算电路二、微分运算电路 第三节 微分积分运算电路 三、PID电路 什么式PID电路？ PID（比例–积分–微分）电路又称为PID调节器，是一种常见的控制电路。调节器的任务是将一定的物理量（被调节参数X）调节到预先给定的理论值（或称额定值W），并克服干扰的影响保持这一值。 第四节 常用特征值运算电路 第四节 常用特征值运算电路 第四节 常用特征值运算电路 第四节 常用特征值运算电路 第四节 常用特征值运算电路 第四节 常用特征值运算电路 第四节 常用特征值运算电路 第四节 常用特征值运算电路 第四节 常用特征值运算电路 第四节 常用特征值运算电路 练习 练习 练习 练习 练习 * * 运算电路是测控电路的重要组成部分，广泛应用于各种仪器中。如在表面粗糙度的测量中，轮廓算术平均偏差Ra需要进行平均值、绝对值和积分等运算才能求得。 运算电路分为模拟运算电路和数字运算电路两大类。一般来说，在精度要求低于0.1%的情况下，仍采用模拟运算电路来实现对测量信号的运算，更主要的是模拟运算电路具有运算实时性。 在目前广泛使用的测控仪器中，绝大多数的模拟运算电路都是有源的，即采用运算放大器。 * ?一、加法运算电路 输出端再接一级反相放大器，可消除负号，实现完全符合常规的算术加法。 0 * ?二、减法运算电路 （一）利用加法运算电路实现减法运算 ——将代表被减数的信号反相后，与代表减数的信号相加，从而实现减法。 优点：输入端没有共模信号，允许U1、U2的共模电压范围较大。 缺点：输入阻抗低。 （二）用单一运算放大器实现减法运算 当 电路特点：有较大的共模输入电压，为了提高运算精度，要求放大器要有较高的共模抑制比。 习题：计算下图的输入输出关系： ——应用广泛，不仅用作积分运算，还可以利用它的充放电过程实现延时、定时以及产生各种波形。 * U Ic U Ii R C o i a) 基本积分电路 N ∞ （一）反相积分电路 当Ui为常数时： 适合做三角波或锯齿波发生器。 当输入 ， 输出电压： 幅频特性曲线在对数坐标系中为一条-6dB/倍频程的直线——确定积分电路的简单原则。 * b)具有补偿Ib的积分电路 U U U U R R C o N P i P N 实际情况：运算放大器的输入偏置电流Ib和输入失调电压U0s也随时间而积分，对积分器的输出有一定的影响。 由此产生的输出电压变化是： 若取C=1uF，1uA的误差电流会使Uo以1V/s的速度增长。 采用右图所示电路，Rp=R，Rp上压降为IbR。因此流经R上的补偿电流为： 当输入Ui=0时： 这一电流提供了偏差电流，于是误差电流被补偿了。 * c) 预设、保持积分电路 U U U R S R S R C o 1 1 1 2 2 2 f N 可以实现设置初始积分输出电压以及控制停止积分（保持）。 设置初始状态，S1断开，S2接通，此时积分器工作在反相放大状态，输出为： 然后S1接通，S2断开，电路为一个积分器，对U1进行积分。 再断开S1，积分电流为零，积分器输出保持不变，电路处于保持状态。 实际电路中，S1和S2一般由场效应管构成。 * （二）具有特殊性能的积分电路 1、增量积分电路（比例积分电路） ∞ - + + N R1 R1 R2 R2 C C I1 I1 Ui Uo 补偿积分器复原和比较器滞后带来的误差 * 2、多重积分运算电路 ∞ - + + N Ui Uo C C R R I1 I3 I3 I5 I2 I4 2C R/2 U1 U2 ∞ - + + N Ui Uo C C 2R R C R C R/2 4R R/2 当输入信号为正弦波 ， 输出电压