杨素行 第7章 模拟信号运算电路 旧版.ppt

第 六 章 模 拟 信 号 运算电路 教学内容 §6.1 比例运算电路 §6.2 求和电路 §6.3 积分和微分电路 §6.4 对数和指数电路 §6.5 乘法和除法电路 教学要求 一.重点掌握的内容： 1.理想运放工作在线性区和非线性区的特点； 2.集成运放组成的比例运算电路的工作原理及输入输出关系； 3.集成运放组成的反相求和电路及积分电路的工作原理及输入输出关系。 二、一般掌握的内容： 1.同相求和电路的工作原理及输入输出的定性关系； 2.微分电路的工作原理及输入输出的定性关系。 三、一般了解的内容 对数与指数电路、模拟乘法器的工作原理及典型应用。 §6.1 比例运算电路 红外遥控系统 红外接收 放大滤波 信号识别 信号执行 红外发射 电子信息系统的组成 理想运放工作在线性区时的特点 特点: 虚短: u+=u- （∵ Aod ＝∞） (理想运放的差模输入电压等于零) 虚断: i+ = i- = 0 (∵ rid＝∞） (理想运放的输入电流等于零） 比例运算电路的作用： 将信号按比例放大。 6.1.1 反相比例运算电路 为使差动放大电路参数对称，选R2＝R1//RF, R2称为平衡电阻。 ∵深负反馈 ∴虚短：u+=u－ u+=0 ∴u－=u+=0(虚地） 虚断：i+=i－=0 ∴iI=if 并联电压负反馈 6.1.2 同相比例运算电路 R2＝R1//RF ∵深负反馈 ∴虚短：u+=u－ 虚断：i+=i－=0 u+=uI 电压串联负反馈 同相比例运算电路的特点： 1）不“虚地”，集成运放输入端可能具有较高的共模输入电压； 2)电压放大倍数Auf ≥1; 当RF=0时，Auf=1,此时 称为电压跟随器。 3）输入电阻高，若在理想运放条件下，Rif→∞;输出电阻很低。 6.1.3 差分比例运算电路 R1=R1′ RF=RF′ ∵深负反馈 ∴虚短：u+=u－ 虚断：i+=i－=0 ∵ u+=u－ 可进行减法运算 特点：1）不“虚地”。 2）对元件的对称性要求较高，输入电阻不够高。 三种比例运算电路之比较：P329 表6-1 6.1.4 比例电路应用实例 应变、温度等物理量通过传感器转换成电量时，获得的信号电压变化量常常很小，而共模电压却很高，所以传感器后面的数据放大器必须具有很高的共模抑制比，同时要求有较高的输入电阻，以免对传感器产生影响。三运放数据放大器（仪用放大器）是目前应用比较广泛的电路之一。 A1、A2为同相比例运算电路。电路结构对称，其漂移和失调都有相互抵消的作用。 A3为差分比例运算电路。 在R2＝R3、R4＝R5、R6＝R7，精确匹配时，可得 例6.1.2 为了用低值电阻实现高电压增益的比例运算，常用T型网络代替RF. 解：∵深负反馈 虚短 ∴u－＝u+＝0 （虚地） 虚断 ∴i+＝i－＝0 ∴i1＝i2 对比： 可得： 输入电阻：Rif=R1 §6.2 求和运算电路（加法电路） 6.2.1 反相求和电路 R′＝R1//R2//R3//RF ∵深负反馈 ∴虚断：i+=i-=0 ∴ i1+i2+i3=iF 虚短：u-=u+=0 （虚地） 若R1=R2=R3=R, 则 例：6.2.1 解： 已知 uo=-3uI1-10uI2-0.53uI3 对比 可得： RF/R1=3 , RF/R2=10 , RF/R3=0.53 选 RF=100kΩ 则 R1=RF/3=33.3kΩ R2=RF/10=10kΩ R3=RF/0.53=188.7kΩ R′=R1//R2//R3//RF=6.88k Ω 选取精密电阻 6.2.2 同相求和电路 ∵深负反馈 ∴虚断：i+=i-=0 虚短：u+=u- 当调节某一回路的电阻时，会影响其他输入与输出 的关系，估算和调试过程麻烦；不“虚地”，共模输 入电压较高。实际应用不如反相求和电路广泛。 6.2.3 利用反相信号求和实现减法运算 反相比例运算电路 反相求和电路 若 Rf1 = R1, Rf2 = R2= R3 则 uo=－(uI2－uI1 ) = uI1－uI2 §6.3 积分和微分电路 6.3.1 积分电路 一、电路分析 ∵虚地：u-=0 ∴uo=－uc 虚断：i-=i+=0 ∴iI=iC uI /R=iC ∴iC = uI / R 二、输入输出波形 （一）输入电压为矩形波 （二）输入电压为正弦波 t0tt1, uI=UI uo相位比uI领