22信号的运算.ppt

第二十二讲 信号的运算和处理 T 形反馈网络反相比例运算电路 T 形反馈网络反相比例运算电路 同相输入比例运算电路的特例：电压跟随器 三、加减运算电路 1. 反相求和 2. 同相求和 设 R1∥ R2∥ R3∥ R4＝ R∥ Rf 4. 加减运算 利用求和运算电路的分析结果 四、积分运算电路和微分运算电路 1. 积分运算电路 * 7.1、基本运算电路 二、比例运算电路 三、加减运算电路 四、积分运算电路和微分运算电路 一、概述  集成运放加上适当的反馈网络，可以实现模拟信号的数学运算，运放也因此而得名。 在分析这类电路时，集成运放通常是作为理想放大器来处理的。 只有在分析误差时，才考虑运放的具体参数。 1.理想运算放大器： 开环电压放大倍数 Aod=∞ 差摸输入电阻 Rid=∞ 输出电阻 Ro=0 理想运放工作在线性区的条件：电路中有负反馈！ 运放工作在线性区的分析方法： 虚短（u+=u-） 虚断（ii+=ii-=0） 一、反相输入比例运算电路 ⑴基本电路 i1=if (虚断) 因为有负反馈，利用虚短和虚断 u+=0 u－=u+=0(虚地) 反馈方式： 电压并联负反馈 电压放大倍数: 特点： 共模输入电压=0 (u－=u+=0) 缺点： 输入电阻小( Ri=R1) 这样输入电阻R1增大，可以改变R3来保证放大倍数不变；即改变R3就改变反馈深度，这就是说通过牺牲反馈深度来换取输入电阻的提高。此时同相输入端的补偿电阻为： 反向比例电路的特点： (1)反向比例电路由于存在“虚地”,因此它的共模输入电压为零.即它对集成运放的共模抑制比要求低。 (2)输入电阻低:Ri=R1.因此对输入信号的负载能力有一定的要求. 二、同相输入比例运算电路 ⑴基本电路 u-= u+= ui (虚地) i1=if (虚断) 平衡电阻RP=Rf//R1 电压放大倍数: 因为有负反馈，利用虚短和虚断 反馈方式： 电压串联负反馈 特点： 输入电阻高( Ri=∞) 缺点： 共模输入电压≠0 (uC=u－=u+=ui) 例7.1.1 例7.1.2 方法一：节点电流法 假设 则 方法二：利用叠加原理 利用叠加原理求解： 令uI2= uI3=0，求uI1单独作用时的输出电压 在求解运算电路时，应选择合适的方法，使运算结果简单明了，易于计算。 同理可得， uI2、 uI3单独作用时的uO2、 uO3，形式与uO1相同， uO =uO1+uO2+uO3 。 物理意义清楚，计算麻烦！ 当然应用节点电流法先求出P点电位： 3.差分比例运算电路 差模输入电阻：Rif=2Ri 缺点： 共模输入电压较高 输入电阻不够高。 (1) 单运放减法器： 利用叠加定理得， 仅由同相端输入时，用叠加定理得： 仅由反相端输入时，用叠加定理得： (2) 双运放减法器： 解： 反相积分器：如果u i=直流电压,输出将反相积分，经过一定的时间后输出饱和。 t ui 0 t uo 0 -Uom TM 积分时间 设Uom=15V,ui=+3V, R=10k? ,C=1?F 求积到饱和值的时间： 练习: 画出在给定输入波形作用下积分器的输出波形。 Uc(0)=0;RC=1S。 t ui 0 2 1 2 3 4 5 t uo 0 -2 -4 -6 应用举例：输入方波，输出是三角波。 t ui 0 t uo 0 移相 输入为正弦波时的输出电压波形？ 积分电路的主要用途： 1. 在电子开关中用于延迟。 2. 波形变换。例：将方波变为三角波。 3. A/D转换中，将电压量变为时间量。 4. 移相。 2. 微分电路 (1)基本微分电路 输入与输出有微分关系： t ui 0 t uo 0 90° 基本微分运算电路在输入信号发生阶跃变化或是受大幅值脉冲干扰时，运放可能进入非放大区，到信号消失时运放还不能及时脱离原状态回到放大区，电路不能正常工作而出现了阻赛现象。 同时，由于反馈网络为滞后环节，它与集成运放内部的滞后环节相叠加，易产生自激振荡。 为了克服集成运放的阻塞现象和自激振荡，实用电路应采取措施。 *