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模拟电子技术基础第七章 信号的运算和处理 基本运算电路 对数运算电路 指数运算电路 利用对数和指数运算电路实现乘法、除法 运算 模拟乘法器 乘方运算 除法运算 开方运算 * * 知识回顾 对于加减运算电路，输入信号分别作用在运算放大器的反相输入端和同相输入端，分析电路的时候可以利用叠加原理或者节点电流法。 反相比例运算电路的输出与输入的关系是 同相比例运算电路的输出与输入的关系是 节点电流法： 列出集成运放同相输入端与反相输入端及其它关键节点的电流方程，利用虚短和虚断的概念，求出运算关系； 叠加原理： 对于多信号输入的电路，可以首先分别求出每个输入电压单独作用时的输出电压，然后将它们相加，就是所有信号同时作用时的输出电压，也就可以得到输入电压与输出电压的表达式。 对于多级电路，一般均可将前级电路看成为恒压源，故可分别求出各级电路的运算关系式，然后以前级的输出作为后级的输入，逐级代入，即可得到整体电路的运算表达式。 分析和求解运算电路的基本方法： ＋ u1 A1 － ＋ A4 － R ＋ u2 A2 － R ＋ u3 A3 － R uO 求输出电压的表达式； 这个电路实现了什么运算功能？ PN结伏安特性 流过PN结的电流与其两端的电压成指数关系。 u 》UT 知识回顾 对数运算电路 由于PN结的伏安特性具有指数规律，因此可以将二极管或者三极管分别接入集成运放的反馈回路或者输入回路就可以实现对数运算和指数运算。 “ 二极管 伏安特性” ＋ iN iP uI R’ uO A － N P 虚地 iR R iD D 从电路的设置上来看，要使电路正常工作，二极管就要导通，那么，对输入信号有什么要求？？ “ 虚地” “ 虚断” 1. 二极管对数运算电路 uI 0 受温度影响； 对数运算电路 由三极管组成的对数运算电路如图所示。 “ 虚地” “ 虚断” 2. 三极管对数运算电路 ＋ iN iP uI R’ uO A － N P iR R iC T 忽略晶体管基区体电阻压降，并认为晶体管的共基电路放大系数a? 1，若uBE ?UT，则 受温度影响； uP2 P2 对数运算电路 3. 集成对数运算电路 借鉴差分电路的基本思想，利用特性相同的两只晶体管进行补偿，消去IS对运算关系的影响，原理如下： 节点N1处的电流方程： 节点P2处的电流方程： uP2点的电位为： uP2= uN2 热敏电阻 ＋ uI Rt uO A1 － T1 D C ＋ A2 － UREF R5 R6 R2 R2 R1 T2 1.写出输出输入关系式，指出何种电路？ 2.说明电容C（几十pF）、二极管D和晶体管T2的作用？ A1、A2为理想运放，T1、T2特性相同，已知晶体管 ？ 指数运算电路 1. 基本指数运算电路 ＋ iE uI R’ uO A － N P iR R T 借鉴积分与微分电路的设置原理，如何将对数远算电路转换成指数运算电路？？ N点虚地： ？？ 2. 集成指数运算电路 和集成对数运算电路的设计出发点相同，利用两只特性对称的晶体管和外围的热敏电阻，可以消除和补偿温度变化的影响。 指数运算电路 uI uo?i c2 ? uBE2 ? uE ? uBE1 (i c1) ? uB1 (uI ) ? uI 分析方法： uI 表达式 ： T1管集电极电流： E点电位： 利用指数和对数电路实现乘法、除法电路 对这电路做略微的改动，实现除法电路？？ 模拟乘法器及应用 1. 简介 模拟乘法器的符号形式如图，它有两个输入端，一个输出端，输入输出之间的关系为： 其中，k为乘积系数，也称乘积增益或标尺因子。 （1）两个输入端的输入电阻无穷大； 理想乘法器条件： （2）输出电阻为零； （3）k值不随信号的幅值和频率而变化； （4）当两输入为零时，输出为零，电路没有失调电压、电流和噪声。 由于两个输入信号的极性有四种可能的组合，如图所示，因此按照允许输入信号的极性，模拟乘法器有单象限、两象限和四象限之分。 模拟乘法器及应用 2. 乘方运算电路 （a） （b） （c） ？ 模拟乘法器及应用 2. 高次幂乘方运算电路