模拟电路4 课件7.ppt

同理： 　　除法电路的输出电压正比于其两个输入电压相　　除所得的商，即： 求对数，得： 再求指数，得： 　　所以只需将乘法电路中的求和电路改为减法电路即可得到除法电路的方块图： 对数电路 对数电路 uI1 uI2 lnuI1 lnuI2 减法电路 lnuI1- lnuI2 指数电路 7.1.6　集成运放性能指标对运算误差的影响（略） 7.2模拟乘法器及其在运算电路中的应用 模拟乘法器可用来实现乘、除、乘方和开方运算电路 在电子系统之中用于进行模拟信号的处理。 7.2.1　模拟乘法器简介 输出电压正比于两个输入电压之积 uo = KuI1uI2 uI1 uI2 uO 图 7.2.1　模拟乘法器符号 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。 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 7.2.3 7.2.2变跨导式模拟乘法器的原理： 一、恒流源式差动放大电路 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。 输出电压为： 　　设想：使恒流源电流 I 与另一个输入电压 uI2 成正比，则 uO 正比于 uI1 与 uI2 的乘积。 当 uI2 uBE3 时， 二、可控恒流源差分放大电路的乘法特性 uI1可正可负，但uI2必须大于零。故图 7.2.4为两象限模拟乘法器 图 7.2.4两象限模拟乘法器 三、　四象限变跨导型模拟乘法器 公式推导过程略 图7.2.5　双平衡四象限变跨导型模拟乘法器 四、模拟乘法器的性能指标 见教材P353　表7.2.1 问题：如何将双端输出转换为单端输出？ 7.2.3　模拟乘法器在运算电路中的应用 一、乘方运算电路 N次方运算电路 图7.2.9N次方运算电路 uI uO 图 7.2.7　平方运算电路 u01 = k1 ln uI u02 = k1 k2 Nln uI 取k=1，则N1时，电路实现高次幂运算电路。 利用反函数型运算电路的基本原理，将模拟乘法器放在集成运放的反馈通路中，便可构成除法运算电路。 因为 i1 = i2 ，所以： 则： 二、除法运算电路 图7.2.10　除法运算电路 三、开方运算电路 利用乘方运算电路作为集成运放的反馈通路，就可构成开方运算电路。 图7.2.11平方根运算电路 图7.2.11电路可能会出现闭锁现象，可用图7.2.12电路处理 图7.2.12防止闭锁的平方根电路 7.3　有源滤波电路　 7.3.1　滤波电路的基础知识 作用：选频。 一、滤波电路的种类： 低通滤波器LPF fp f O 通 阻 f fp O 通 阻 f1 f O 通 通 阻 f2 f O 通 阻 阻 f1 f2 高通滤波器HPF 带通滤波器BPF 带阻滤波器BEF 图 7.3.1 二、滤波器的幅频特性 低通滤波器的实际幅频特性中，在通带和阻带之间存在着过渡带。 过渡带愈窄，电路的选择性愈好，滤波特性愈理想。 图7.3.2低通滤波器的实际幅频特性 ︱Au︱≈0.707︱AuP︱的频率为通带载止频率fp 输出电压与输入电压之比 Aup为通带放大倍数 分析滤波电路，就是求解电路的频率特性，即求解Au (Aup ) 、 fp和过渡带的斜率 。 三、无源滤波电路和有源滤波电路 1.无源低通滤波器： 电压放大倍数为 ——通带截止频率 　　由对数幅频特性知，具有“低通”的特性。 　　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。 图 7.3.3 频率趋于零，电容容抗趋于无穷大 Aup＝1 2.　有源滤波电路 无源滤波电路受负载影响很大，滤波特性较差。 为了提高滤波特性，可使用有源滤波电路。 图7.3.4有源滤波电路 组成电路时，应选用带宽合适的集成运放 四、有源滤波电路的传递函数 输出量的象函数与输入量的象函数之比 7.3.2　低通滤波器 掌握有源滤波电路的组成、特点及分析方法。 一、同相输入低通滤波器 1.　一阶电路 图7.3.5一阶低通滤波电路 RF 用jω取代s，且令f0=1/(2πRC)，得出电压放大倍数 f0 称为特征频率 ——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。 　　解决办法：采用二阶低通有源滤波器。 图 7.3.6 电压放大倍数 2.　简单二阶电路 可提高幅频