八、信号的运算与处理电路.ppt

概述 8.1 基本运算电路 8.2 实际运放电路的误差分析 8.5 有源滤波电路 一、基本概念及初步定义 二、一阶有源滤波电路 高通滤波 低通滤波 基本概念 分类 三、 二阶有源滤波电路 高通滤波 低通滤波 带通滤波 带阻滤波 带阻滤波 带通滤波 一、基本概念及初步定义 1. 基本概念 滤波器：是一种能使有用频率信号通过而同时抑制或衰减无 用频率信号得电子装置。 有源滤波器：由有源器件构成的滤波器。 滤波电路 滤波电路传递函数定义 时，有 其中 —— 模，幅频响应 —— 相位角，相频响应 时延响应为 2. 分类——按幅频特性分 低通（LPF）用于工作信号为低频（或直流），并且需要削弱高次谐波或频率较高的干扰和噪声等场合——整流后滤波。 高通（HPF）用于信号处于高频，并且需要削弱低频的场合——阻容放大器的耦合。 带通（BPF）用于突出有用频段的信号，削弱其它频段的信号或干扰和噪声——载波通信。 带阻（BEF）用于抑制干扰。 全通（APF） 一、基本概念及初步定义 通 阻 通 Au ω 阻 通 Au ω 通 阻 Au ω 阻 阻 通 Au ω 3、无源滤波电路和有源滤波电路 无源滤波电路：由无源元件R、L、C组成的滤波电路。 有源滤波电路：由晶体管和R、C网络组成的滤波电路。 一、基本概念及初步定义 R ui RL C uo ui RL C L uo 4、由集成运放（工作在线性区）和RC网络组成的有源滤波电路的优点： （1）体积小，重量轻，不需要加磁屏蔽。 （2）电路中的集成运放可以加串联负反馈，使ri高，ro低。 （3）除起有源滤波作用外，还可以放大，而且放大倍数容易调节。 1、一阶RC有源滤波电路 二、低通滤波器 R ui C uo 最简单的滤波电路 缺点：带负载的能力差，例如 R=27k，RL=3k，对于直流而言，uo只有ui的使分之一，而当RL断开时，uo=ui， 其中 当 为了提高带负载的能力，可以减小R，提高C，但这不现实，此时可以加电压跟随器，以提高带负载的能力。 传递函数 其中 特征角频率 故，幅频相应为 1、一阶RC有源滤波电路 二、低通滤波器 8.5.2 一阶有源滤波电路 2. 高通滤波电路 可由低通和高通串联得到 必须满足 3. 带通滤波电路 低通特征角频率 高通特征角频率 * * 集成运放的基本应用电路,从功能来看,有信号的运算、处理和产生电路等。这里所讨论的是模拟信号运算电路,包括加法、减法、微分、积分、对数、反对数(指数)运算电路以及乘法和除法运算电路等。 信号处理电路的内容也较广泛,包括有源滤波、精密二极管整流电路、电压比较器和取样-保持电路等。 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 *8.4 模拟乘法器 8.5 有源滤波电路 *8.6 开关电容滤波器 主要内容: 8.1 加、减、积分和微分电路 8.2 实际运算放大器运算电路的误差分析 8.3 滤波电路的基本概念，一阶、二阶有源滤波电路 基本要求: 8.1 抓住深度负反馈条件下的“虚短”和“虚断”的概念，讨论基本运算电路 8.2 了解实际运放组成的运算电路的误差 8.3 了解有源滤波电路的分类及一阶、二阶滤波电路的频率特性 教学要点： 建立运算放大器“虚短”和“虚断”的概念，重点介绍由运算放大器组成的加法、减法、积分和微分电路的组成和工作原理 一、理想运放的特性 1、开环电压增益 Aod=∞ 2、差模输入电阻 rid=∞ 3、输入偏置电流 IB1=IB2=0 4、输出电阻 r0=0 5、共模抑制比 CMRR=∞ 6、频带宽度 BW=∞ 7、输入失调电压、输入失调电流以及它们的漂移均为零 + 一、理想运放的特性 二、两条重要的法则 1、? 理想运放的两输入端之间的电压差为零——两输入端短路 概述 2、? 理想运放的两输入端不取电流——两输入端之间开路 ∵Ui=0， 而 ri=∞ ∴ 即两差动输入端相当于短路，但短路中又无电流流过。 + + 概述 1、? 线性区 在线性区，它的输出信号和输入信号满足如下的关系 Uo=Aod（U+-U-） 通常，集成运放的Aod很大，为了使其工作在线性区，大都引入深度负反馈，以减小运放的净输入，保证输出电压不超出线性范围。 特点: （1）运放的同相输入端与反相输入端的电位相等，即U+=U-。 （2）理想运放的输入电流等于零。 三、集成运放的工作区分为线性区和非线性区 + 概述 2、?