改进的微分运算电路.PPT

8.1 运算电路 3．乘法运算电路 1.一阶电路：幅频特性 为了使过渡带变窄，需采用多阶滤波器，即增加RC环节。 ——通带电压放大倍数 　　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。 电压放大倍数 　　解决办法：采用二阶低通有源滤波器。 2.常用二阶低通滤波器电路 可提高幅频特性的衰减斜率 图 简单二阶低通电路 RF 用jω取代s，且令f0=1/(2πRC) 图 简单二阶低通电路的幅频特性 图 简单二阶低通电路的幅频特性 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。 令电压放大倍数分母的模等于 可解出通带截止频率 fP=0.37 f0 问题：在 f = f0 附近，输出幅度衰减大， fP 远离f0 引入正反馈，可以增大放大倍数，使 fP 接近f0 滤波特性趋于理想 。 图 压控电压源二阶低通滤波电路 图 压控电压源二阶低通滤波电路 压控电压源二阶低通滤波电路 用jω取代s，且令f0=1/(2πRC) * * 电子电路基础 第8章 信号的运算与滤波 主要内容： 8.1运算电路 8.2模拟乘法器及其在运算电路中的应用 8.3有源滤波器 教学目标与要求： 掌握运算电路的基本组成原理、结构和特性；（重点） 理解模拟乘法器的工作原理和在运算电路中的应用； 掌握各种有源滤波器的基本组成原理、结构、特性和分析方法。（重点，难点） 集成运放收入深度负反馈，以输入电压作为自变量，以输出电压作为函数，利用反馈网络，能够实现模拟信号之间的各种运算。 在运算电路中，集成运放工作在线性区，以“虚短”和虚断为基本出发点，即可求出输出电压和输入电压的运算关系式。 虚短虚断 集成运放的应用首先表现在它能够构成各种运算电路上。 在运算电路中，集成运放必须工作在线性区，在深度负反馈条件下，利用反馈网络能够实现各种数学运算。 基本运算电路包括： 比例、加减、积分、微分、对数、指数 反相比例运算电路 存在负反馈，运放工作在线性区 同相比例运算电路 求和运算电路 （1）反相求和运算电路 若 与反相求和运算电路的结果差一负号 加减运算 利用求和运算电路的分析结果 设 R1∥ R2∥ Rf＝ R3∥ R4 ∥ R5 实现了差分放大电路 对输入电压的极性和幅值有何要求？ 一、对数运算电路和指数运算电路 1. 对数运算 实用电路中常常采取措施消除IS对运算关系的影响 利用PN结端电压与电流的关系 实际极性 ICM、集成运放功耗限制其值 8.1.1 对数运算和指数运算电路 2.指数运算电路 　　当 uI 0 时，根据集成运放反相输入端“虚地”及“虚断”的特点，可得： 所以： 可见，输出电压正比于输入电压的指数。 图 2 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 图 二、实现逆运算的方法 1. 电路的结构 为什么不标定＋、－？ 运算电路必须引入负反馈！ 基本微分运算电路在输入信号时，集成运放内部的放大管会进入饱和或截止状态，以至于即使信号消失，管子还不能脱离原状态回到放大区，出现阻塞现象。 图 改进的微分运算电路 2. 例：利用积分运算实现微分运算 A1的输入端极性？ ＋ － ＋ ＋ － 若将积分电路作为反馈回路，则可得到微分运算电路。 推论： 采用乘法运算电路作为运放的反馈通路，可实现除法运算 采用乘方运算电路作为运放的反馈通路，可实现开方运算 uO 图 　模拟乘法器符号 　　输出电压正比于两个输入电压之积 uo = KuXuY 比例系数 K 为正值——同相乘法器； 比例系数 K 为负值——反相乘法器。 8.2　模拟乘法器及其在运算电路中的应用 8.2.1　模拟乘法器简介 理想模拟乘法器具备的条件 1. ri1和ri2为无穷大； 2. ro为零； 3. k值不随信号幅值而变化，且不 随频率而变化； 4.当uX或uY为零时uo为零，电路没有失调电压、噪声。 模拟乘法器有单象限、两象限和四象限。 图 8.2.2变跨导式模拟乘法器的工作原理 　　1.恒流源式差动放大电路的输出电压为： 当 IEQ 较小、电路参数对称时， 所以： 　　结论：输出电压正比于输入电压 uI1 与恒流源电流 I 的乘积