模拟电子线路_第7章_模拟运算电路.ppt

当 R1=Rf 时,Auf= -1 图1 模拟乘法器的符号及其等效电路 1 乘积、乘方运算电路 2 除法运算电路 除法运算电路如图4所示，它是由一个运算放大器和一个模拟乘法器组合而成的。根据运放虚断的特性，有： 例题7 设计一个求两数均方根电路，设输入信号电压、输出 信号电压最大值均为10V，乘法器标度系数k=0.1或k=?0.1。 根据题目要求，运算电路应该是由两个数的平方运算、求和运算和开平方运算组成 即： 解： 反相加法运算 开平方运算 根据题目要求，运算电路应该是由两个数的平方运算、求和运算和开平方运算组成， 设计电路如图所示。 从电路可知， 乘法器的标度系数可取为k1=k2=0.1， k3=?0.1，并取R1=R2=R，所以有， 根据题目要求，当输入电压为10V时，输出电压 最大也为10V，所以可得R3=0.5R。所以如果取R1=R2=R=20K?， 则R3=10 K?，Rp=(R1// R2// R3)=5 K?。 解：方法二 1. 从物理意义上解释低通电路 2. 稳态分析方法 3. 增益与传递函数 4. 复数的模与相角 设A2的输出为uO2。因为R1的电流等于C的电流， 又因为A2组成以uO为输入的同相比例运算电路， 解： 所以 运算关系为 （1）试求出uO与 uI的运算关系。 （2）设t＝0时uO＝0，且uI由零跃变为－1V，试求 输出电压由零上升到＋6V所需要的时间。 例题18 在图示电路中，已知C＝1μF。 （1）因为A1的同相输入端和反相输入端所接电阻相等, 电容上的电压uC＝uO，所以其输出电压 电容的电流 因此，输出电压 uO＝－10uIt1＝[－10×（－1）×t1]V＝6V， 故t1＝0.6S。即经0.6秒输出电压达到6V。 解： 同时 又因为，A2构成电压跟随器 （2） 7.4 模拟乘法器及其应用 ? 模拟乘法器基本概念 ? 模拟乘法器的应用 ? 集成模拟乘法器 模拟乘法器是实现模拟量相乘的非线性电子器件 利用它可以方便地实现乘、除法、乘方和开方运算电路 广泛应用于模拟运算、通信、测控系统、电气测量 和医疗仪器等许多领域。 7.4.1 模拟乘法器的基本概念 模拟乘法器有2个输入端，一个输出端，输入的两个模拟信号是 互不相关的物理量，输出电压是他们的乘积。Uo=kuxuy,k为乘积 系数（乘积增益或标尺因子），其值多为+0.1V-1或- 0.1V-1 理想乘法器应具备如下条件： 1）ri1和ri2为无穷大 2）ro为0； 3）k不随信号幅值而变化，且不随频率而变化。 4）ux=0或uy=0时，uo为0,电路没有失调电压、电流和噪声 2． 分类 ③ 四象限乘法器：即两个输入端的电压极性均不受限制，均可正可负。 （1） 按照输入电压极性限定标准分类 按照输入电压极性限定标准划分（如图所示），可分为 ① 单象限乘法器： 两个输入端电压同正或同负，即只能在一个象限之中。 ② 二象限乘法器： 其中一个输入信号极性固定， 另一个输入信号可正可负。 uY uX 0 Ⅰ ux0 Ⅲ Ⅳ Ⅱ ux0 ux0 ux0 uy0 uy0 uy0 uy0 模拟乘法器输入信号 划分的四个象限 （2） 按照构成乘法电路的内部结构形式分类 对数-指数乘法器 双平衡性乘法器 图示电路为上平衡性乘法器原理电路。图中，V1—V6 六只三极管组成三对对管，其中V3、V4及V5、V6集电极 对应连接，V1、V2由电流源I提供偏置，即iC1+iC2? I， 根据三极管射极电流与发射结电压的关系可得 由对数-指数运算电路构成乘法器的原理框图如图 7-15（b）所示。该类型的乘法器由于单象限的限制 和精度上的问题，使用受到了限制。 式（7-31）和式（7-32）中th(?)为双曲正切函数。 （7-31） （7-32） 同样的推导可得： （7-33） （7-34） （7-34） （7-36） 输出电压uo为 由式（7-31）和（7-32）可得， 所以 当输入信号电压ux和uy远远小于2UT，则有： 该类型乘法器可四象限工作，但其不足之处在于两点： ▲ 信号电压要足够小； ▲ 乘法系数里包含UT的平方，因此受温度影响较大。 两象限模拟乘法器 差分放大电路的差模传输特性是指在差模信号 作用下，输出电压与输入电压的函数关系 跨导 由上式可得 时，有 当 3.电路只能工作在两象限 1.Uy的值越小，运算误差越大 2.Uo与UT有关，即k与温度有关 两象限模拟乘法器 （可控恒流源差分电路的乘法特性） 双平衡四象限变跨导型模拟乘法器 两象限模拟乘法器 ● 乘积和乘方运算 ● 除法运算电路 ● 开平方运算电路 ● 开立方运算电路 7.4.3