信号的运算和处理(童诗白.ppt

第七章信号的运算和处理第七章信号的运算和处理第七章信号的运算和处理7.1概述7.2基本运算电路7.3模拟乘法器及其运算电路的运用童诗白第三版童诗白第三版本章重点和考点比例、求和及积分电路的综合运算。本章教学时数：6学时本章讨论的问题：1.什么是理想运放？指标参数有哪些？2.为什么在运算放大电路中集成运放必须工作在线性区？为什么理想运放工作在线性区时会有虚短和虚断？3.如何判断电路是否是运算电路？有哪些基本运算电路？怎样分析运算电路的运算关系？7.1概述电子信息系统的组成信号的提取信号的预处理信号的加工信号的执行图电子信息系统示意图理想运放的两个工作区一、理想运放的性能指标开环差模电压增益Aod=∞；输出电阻ro=0；共模抑制比KCMR=∞；差模输入电阻rid=∞；UIO=0、IIO=0、?UIO=?IIO=0；输入偏置电流IIB=0；-3dB带宽fH=∞，等等。理想运放工作区：线性区和非线性区二、理想运放在线性工作区输出电压与其两个输入端的电压之间存在线性放大关系，即+Aod理想运放工作在线性区特点：1.理想运放的差模输入电压等于零即——“虚短”—“虚地”如(动画avi\8-2.avi)2.理想运放的输入电流等于零由于rid=∞，两个输入端均没有电流，即——“虚断”三、理想运放的非线性工作区+UOMuOu+-u-O-UOM理想特性图集成运放的电压传输特性理想运放工作在非线性区特点：uO的值只有两种可能当uPuN时，uO=+UOM当uPuN时,uO=-UOM理想运放的输入电流等于零在非线性区内，(uP-uN)可能很大，即uP≠uN。“虚地”不存在实际运放Aod≠∞，当uP与uN差值比较小时，仍有Aod(uP-uN)，运放工作在线性区。例如：F007的UoM=±14V，Aod?2×105，线性区内输入电压范围uOuP-uNO实际特性非线性区非线性区线性区但线性区范围很小。7.1基本运算电路集成运放的应用首先表现在它能够构成各种运算电路上。在运算电路中，集成运放必须工作在线性区，在深度负反馈条件下，利用反馈网络能够实现各种数学运算。基本运算电路包括：比例、加减、积分、微分、对数、指数比例运算电路一、反相比例运算电路*R2=R1//RF由于“虚断”，i+=0，u+=0；由于“虚短”，u-=u+=0——“虚地”由iI=iF，得反相输入端“虚地”，电路的输入电阻为Rif=R1图1.基本电路(电压并联负反馈)引入深度电压并联负反馈，电路的输出电阻为R0f=0(动画avi\8-1.avi)2.T型网络反相比例运算电路图7.2.2T型网络反相比例运算电路电阻R2、R3和R4构成T形网络电路节点N的电流方程为i4=i2+i3输出电压u0=-i2R2–i4R4所以将各电流代入上式二、同相比例运算电路*R2=R1//RF根据“虚短”和“虚断”的特点，可知i+=i-=0；又u-=u+=uＩ得：由于该电路为电压串联负反馈，所以输入电阻很高。图7.2.3uＩRif=Ri(1+AodF)当图RF=0或R1=?时，如下图所示三、电压跟随器Auf=1u0=uI集成电压跟随器性能优良，常用型号AD9620计算方法小结1.列出关键结点的电流方程，如N点和P点。2.根据虚短(地)、虚断的原则，进行整理。*四差分比例运算电路图差分比例运算电路在理想条件下，由于“虚断”，i+=i-=0由于“虚短”，u+=u-，所以：电压放大倍数差模输入电阻Rif=2R1五比例电路应用实例两个放大级。结构对称的A1、A2组成第一级，互相抵消漂移和失调。A3组成差分放大级，将差分输入转换为单端输出。当加入差模信号uI时，若R2=R3，则R1的中点为交流地电位，A1、A2的工作情况将如下页图中所示。图三运放数据放大器原理图由同相比例运放的电压放大倍数公式，得则同理所以则第一级电压放大倍数为：改变R1，即可调节放大倍数。R1开路时，得到单位增益。A3为差分比例放大电