第7章 信号运和处理
数字信号处理的三种基本运算
数字信号处理的三种基本运算
数字信号处理（DSP）是涉及对数字信号进行各种操作的过程，包括分析、变换、滤波、调制和解调等。
以下是数字信号处理的三种基本运算：
1. 线性运算
线性运算是数字信号处理中最基本的运算之一。
线性运算是指输出信号与输入信号成正比，即输出信号的幅度与输入信号的幅度成正比。
线性运算可以用数学表达式表示为y(n)=kx(n)，其中y(n)和x(n)分别是输出信号和输入信号，k是常数。
2. 离散化运算
离散化运算是将连续信号转换为离散信号的过程。
在实际的数字信号处理中，所有的信号都是离散的，这是因为我们的采样设备只能获取有限数量的样本点。
离散化运算可以通过采样和量化来实现。
采样是将连续信号转换为时间离散的信号，量化是将采样值转换为有限数量的幅度离散值。
3. 周期化运算
周期化运算是指将一个非周期信号转换为周期信号的过程。
周期化运算可以帮助我们更好地理解信号的特性，例如通过将一个非周期性的噪声信号转换为周期性的信号，我们可以更容易地识别出噪声的类型和来源。
周期化运算可以通过傅里叶变换等工具来实现。
以上三种基本运算在数字信号处理中具有广泛的应用，是理解和处理数字信号的重要工具。
模拟电子技术第7章信号的运算和处理
(08 分)1.某放大电路如图所示，已知A 1、A 2为理想运算放大器。
（1）当I I I u u u ==21时，证明输出电压o u 与输入电压I u 间的关系式为I o u R R R R u ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=31421。
（2）当21=I u V 时，8.1=o u V ， 问1R 应取多大?(10 分)2.左下图示放大电路中，A 1、A 2为理想运算放大器，已知5.01=I u mV ，5.02-=I u mV 。
（1）分别写出输出电压01u 、2o u 、o u 的表达式，并求其数值。
（2）若不慎将1R 短路，问输出电压o u ＝？(06 分)3.右上图示放大电路中，已知A 1、A 2为理想运算放大器。
（1）写出输出电压o u 与输入电压1I u 、2I u 间的关系式。
（2）已知当1I u =1V 时， o u ＝3V ，问2I u ＝？(10 分)4.电流-电流变换电路如图所示，A 为理想运算放大器。
（1）写出电流放大倍数SL i I I A =的表达式。
若=S I 10mA ，L I ＝？ （2）若电阻F R 短路，L I ＝？(10 分)5.电流放大电路如左下图所示，设A 为理想运算放大器。
（1）试写出输电流L I 的表达式。
（2）输入电流源L I 两端电压等于多少？(10 分)6.大电流的电流－电压变换电路如右上图所示，A 为理想运算放大器。
（1）导出输出电压O U 的表达式)(I O I f U =。
若要求电路的变换量程为1A ～5V ，问3R ＝？ （2）当I I ＝1A 时，集成运放A 的输出电流O I ＝？(08 分)7.基准电压－电压变换器电路如下图所示，设A 为理想运算放大器。
（1）若要求输出电压U o 的变化范围为4.2～10.2V ，应选电位器R W ＝？（2）欲使输出电压U o 的极性与前者相反，电路将作何改动？(10 分)8.同相比例运算电路如图所示，已知A 为理想运算放大器，其它参数如图。
中国海洋大学信号与信息处理专业考研初试模拟电子技术
第三讲 多级放大电路
1、概述 2、多级放大电路的耦合方式 3、多级放大电路的动态分析 4、直接耦合放大电路 5、本章重难点总结
第3章 多级放大电路
一、概述 1、四种耦合方式 2、静态分析和动态分析 3、直接耦合放大电路
第3章 多级放大电路
二、多级放大电路的耦合方式 1、直接耦合 2、阻容耦合 3、变压器耦合 4、光电耦合
重点与难点总结
1、多级放大电路的动态分析 2、差分放大电路四种接法的动态参数特点 3、差分放大电路、互补输出级
第四讲 集成运算放大电路
1、概述 2、集成运算放大电路概述 3、集成运放中的电流源电路 4、本章重难点总结
第4章 集成运算放大电路
一、集成运算放大电路概述 1、电路结构特点 2、电路组成及各部分的作用 （1）输入级 （2）中间级 （3）输出级 （4）偏置电路 3、电压传输特性
第6章 放大电路中的反馈
三、负反馈放大电路的方块图及一般表达式 1、负反馈放大电路四种组态的方块图表示方 法 2、负反馈放大电路的一般表达式 3、求解基本放大电路的一般方法步骤
第6章 放大电路中的反馈
四、深度负反馈放大电路放大倍数的分析 1、深度负反馈的实质：忽略净输入量 2、四种组态反馈网络的分析 3、四种组态放大倍数的分析
模拟电子技术基础
第一讲 常用半导体器件
1、概述 2、杂质半导体与PN结 3、半导体二极管 4、晶体管 5、场效应管 6、本章重难点总结
一、模拟电子技术基础概述
重点章节：第二章
基本放大电路 第三章 多级放大电路 第六章 放大电路中的反馈 第七章 信号的运算和处理 学习方法：理解基本原理，不能死记电路图 和公式
第6章 放大电路中的反馈
五、负反馈对放大电路性能的影响 1、稳定放大倍数 2、改变输入电阻和输出电阻 3、展宽频带 4、减小非线性失真 5、放大电路中引入负反馈的一般原则
模拟电子技术基础第七章
第七章 信号的运算和处理
7.2.1 比例运算电路
一、反相 比例运算电路 1. 电路 组成 电路核心器件为集成运放;
电路的输入信号从反相输入端输入;
同相输入端经电阻接地; 电路引入了负反馈，其组态 为电压并联负反馈。 说明：由于集成运放输入极对称， 为保证外接电路不影响其对称性， 通常在运算电路中我们希望RP= RN 。
uo3
f
R3
uI 3
第七章 信号的运算和处理
2. 同相求和运算电路
iN 0
uo (1
Rf R
？
)u N u N u P
iP 0 i1 i 2 i 3 i 4 uI 1 uP uI 2 uP uI 3 uP uP R1 R2 R3 R4 1 1 1 1 uI 1 uI 2 uI 3 ( )uP R1 R 2 R 3 R 4 R1 R 2 R 3 uI 1 uI 2 uI 3 uP RP ( ) 式中RP R1 // R2 // R3 // R4 R1 R 2 R 3
即：uP>uN，uo =+ UOM ；
+UOM
uP<uN ，uo =- UOM 。
（2）仍具有“虚断”的特点。
即： iP=iN =0。
-UOM
对于工作在非线性区的应用电路，上述两个特点是分析其 输入信号和输出信号关系的基本出发点。
第七章 信号的运算和处理
7.2 基本运算电路
第七章 信号的运算和处理
第七章 信号的运算和处理
求解深度负反馈放大电路放大 倍数的一般步骤：
（1）正确判断反馈组态；
【 】
内容 回顾
（2）求解反馈系数；
（3）利用 F 求解
第七章-邻域运算-图像处理
x
i
m 2
1
,
y
j
m 2
1
演示
100 101 98 97 100 79 96 106 103 95 89 67 87 121 87 94 87 72 86 133 99 103 85 75 92 99 111 102 78 74 95 102 121 111 112 73
86 102 84 100 88 98 92 90 97 91 90 88
100 101 98 97 1010 792 96 106 103 95 892 673 87 121 87 94 871 722 86 133 99 103 85 75 92 99 111 102 78 74 95 102 121 111 112 73
861 102 842 100 881 98 92 90 97 91 90 88
是消除或尽量减少噪声的影响，改善图像的质量。
假设
在假定加性噪声是随机独立分布的条件下，利用邻 域的平均或加权平均可以有效的抑制噪声干扰。
从信号分析的观点
图像平滑本质上低通滤波。将信号的低频部分通过， 而阻截高频的噪声信号。
问题
往往图像边缘也处于高频部分。
2 平滑
1）邻域平均（矩形邻域和圆形邻域）
T2, 2f x 1, y 1
1 引言
4）相关与卷积的物理含义
相关运算是将模板当权重矩阵作加权平均； 而卷积先沿纵轴翻转，再沿横轴翻转后再加
权平均。 如果模板是对称的，那么相关与卷积运算结
果完全相同。 邻域运算实际上就是卷积和相关运算，用信
号分析的观点就是滤波。
2 平滑
图像平滑的目的
12 4 6 4 2 21 2 3 2 1
模拟电路ppt课件
例：求Au =?
i2 R2 M R4 i4
i3 R3
i1 ui
R1
_ +
+
RP
虚短路
u u 0
i1= i2
虚开路
uo
uo
vM
1
R4 1
1
R2 R3 R4
i2
vM R2
i1
ui R1
(4-11)
uo
vM
1
R4 1
1
R2 R3 R4
i2
vM R2
i1
ui R1
Au
uo ui
)
RF
2
RF1 R4
( ui1 R1
ui 2 R2
)
ui3 R5
(4-29)
五、三运放电路
ui1 +
A+
+
ui2
A+
uo1
R
R1
a
RW b
R
R1
uo2
R2
+
uo
A+
R2
(4-30)
ui1 +
A+
+
ui2
A+
uo1
R a
RW b
ua ui1 ub ui2
uo1 uo2 ua ub
t
思考：如果输入是正弦波，输出波形怎样，请 自己计算。运放实验中请自己验证。
(4-36)
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。
其他一些运算电路：对数与指数运算电路、乘 法与除法运算电路等，由于课时的限制，不作 为讲授内容。
模拟电子技术答案 第7章 信号的运算和处理
第7章信号的运算和处理自测题一、现有电路：A.反相比例运算电路B.同相比例运算电路C.积分运算电路D.微分运算电路E.加法运算电路F.乘方运算电路选择一个合适的答案填入空内。
(1)欲将正弦波电压移相＋90o，应选用( C )。
(2)欲将正弦波电压转换成二倍频电压，应选用( F )。
(3)欲将正弦波电压叠加上一个直流量，应选用( E )。
(4)欲实现A u=−100 的放大电路，应选用( A )。
(5)欲将方波电压转换成三角波电压，应选用( C )。
(6)欲将方波电压转换成尖顶波波电压，应选用( D )。
二、填空：(1)为了避免50H z电网电压的干扰进入放大器，应选用( 带阻)滤波电路。
(2)已知输入信号的频率为10kH z~12kH z，为了防止干扰信号的混入，应选用( 带通)滤波电路(3)为了获得输入电压中的低频信号，应选用( 低通)滤波电路。
(4)为了使滤波电路的输出电阻足够小，保证负载电阻变化时滤波特性不变，应选用( 有源)滤波电路。
三、已知图T7.3所示各电路中的集成运放均为理想运放，模拟乘法器的乘积系数k大于零。
试分别求解各电路的运算关系。
(a)(b)图T7.3解：图(a)所示电路为求和运算电路，图(b)所示电路为开方运算电路。
它们的运算表达式分别为：(a) 12413121234()(1)//f I I O f I R u u R u R u R R R R R R =-+++⋅⋅+ 11O O u u dt RC =-⎰(b) '23322144O I O O R R R u u u ku R R R =-⋅=-⋅=-⋅O u =习题本章习题中的集成运放均为理想运放。
7.1填空：(1) ( 同相比例 )运算电路可实现A u ＞1 的放大器。
(2) ( 反相比例 )运算电路可实现A u ＜0 的放大器。
(3) ( 微分 )运算电路可将三角波电压转换成方波电压。
(4)( 同相求和 )运算电路可实现函数123Y aX bX cX =++，a 、b 和c 均大于零。
模拟电子技术基础-第七章信号的运算和处理
在模拟电子技术中，信号的乘法运算是一种重要的运算方式。通过将一个信号 与另一个信号对应时间点的值相乘，可以得到一个新的信号。这种运算在信号 处理中常用于调制和解调、放大和衰减等操作。
除法运算
总结词
信号的除法运算是指将一个信号除以另一个信号，得到一个新的信号。
详细描述
在模拟电子技术中，信号的除法运算也是一种重要的运算方式。通过将一个信号除以另一个信号，可以得到一个 新的信号。这种运算在信号处理中常用于滤波器设计、频谱分析和控制系统等领域。需要注意的是，除法运算可 能会引入噪声和失真，因此在实际应用中需要谨慎使用。
减法运算
总结词
信号的减法运算是指将一个信号从另一个信号中减去，得到一个新的信号。
详细描述
信号的减法运算在模拟电子技术中也是常用的一种运算方式。通过将一个信号从 另一个信号中减去，可以得到一个新的信号。这种运算在信号处理中常用于消除 噪声、提取特定频率成分或者对信号进行滤波等操作。
乘法运算
总结词
信号的乘法运算是指将一个信号与另一个信号对应时间点的值相乘，得到大是指通过电子电路将输入的微弱信号放大到所需 的幅度和功率，以满足后续电路或设备的需要。
放大器的分类
根据工作频带的不同，放大器可以分为直流放大器和交流 放大器；根据用途的不同，放大器可以分为功率放大器、 电压放大器和电流放大器。
放大器的应用
在通信、音频、视频等领域，放大器是必不可少的电子器 件，例如在音响系统中，我们需要使用功率放大器来驱动 扬声器。
信号调制
信号调制的概念
信号调制是指将低频信息信号加载到 高频载波信号上，以便于传输和发送。
调制方式的分类
调制技术的应用
在无线通信中，调制技术是必不可少 的环节，通过调制可以将信息信号转 换为适合传输的载波信号，从而实现 信息的传输。
信号的运算和处理
(4-17)
⑵同相求和运算电路
i1i2 i3 i4
uI1uPuI2uPuI3uPuP
R 1
R 2
R 3 R 4
(R 1 1R 1 2R 1 3R 1 4)uPu R I1 1u R I2 2u R I3 3
(4-18)
uP
RP
(uI1 R1
uI2 R2
uI3 ) R3
其中RP R1 // R2 // R3 // R4
uO
(1
Rf R
)uP
uO(1R R f )•RP•(u R I1 1u R I2 2u R I3 3)
u O R R R f• R R f f• R P • (u R I 1 1 u R I2 2 u R I 3 3 ) R f• R R N P • (u R I 1 1 u R I2 2 u R I 3 3 )
(4-11)
2、同相比例电路
利用“虚短”和“虚断”的概
念：
uP uN uI
uN uO uN
R
Rf
uO
(1
Rf R
)uN
(1
Rf R
)uP
uO
(1
Rf R
)uI
输出与输入成比例，且相位相同， 故叫同相比例电路。
同相比例电路要求运放的共模抑制
比高。
(4-12)
3、电压跟随器
如果同相比例电路的反馈系数为1, uO= uI
解：要求 Ri=100K，即R=100K，
Au
uO ui
Rf R
Rf AuR(10)0100 100K0010M
电阻数值太大，精度不高，又不稳定。
(4-9)
⑵T形网络反相比例运算电路 怎样才能实现上述要求又不使反馈电阻太大呢？ 设想如果流过反馈电阻的电流远大于iR，那么反馈电 阻就可以减小。
信号与系统胡光锐讲解
信号与系统胡光锐讲解什么是信号与系统？信号与系统是电子和通信工程领域中的基础学科之一，研究信号的表示、传输、处理和分析。
信号可以是任何表示信息的变量，可以是声音、图像、视频、电压等。
而系统是对信号进行处理的工具或设备，可以是电路、滤波器、通信链路等。
为什么要研究信号与系统？随着现代科技的快速发展，我们生活中充斥着各种信号。
无线通信、数字音频、图像处理、生物医学信号等领域都离不开信号与系统的研究。
通过深入理解信号与系统的原理和方法，我们可以优化信号的传输、提高系统的性能，实现更加高效、可靠的通信和信息处理。
信号与系统的基本概念1. 信号的分类- 连续信号：在时间和幅度上都是连续变化的信号，比如声音、电压信号等。
- 离散信号：在时间或幅度上有离散的变化的信号，比如数字音频、数字图像等。
2. 基本信号- 常数信号：在一段时间内保持不变的信号。
- 阶跃信号：在某个时刻突然变化的信号。
- 正弦信号：呈现正弦曲线的信号，具有频率和幅度的特征。
3. 信号的运算- 反褶运算：将信号进行左右翻转。
- 积分运算：对信号的幅度在时间上进行累积。
- 微分运算：对信号的幅度在时间上进行微分。
4. 系统的分类- 线性系统：系统的输出和输入之间存在线性关系。
- 时不变系统：系统的特性在时间上保持不变。
- 因果系统：系统的响应仅依赖于过去和当前的输入。
信号与系统的分析方法1. 时域分析- 时域表示：使用函数或图形来描述信号在时间上的变化。
- 时域运算：通过导数、积分等运算来分析信号的特征。
2. 频域分析- 傅里叶变换：将信号在时域上的描述转化为频域上的描述。
- 频谱分析：通过分析信号的频谱来研究信号的频率分布和能量分布。
3. 系统的分析与设计- 系统的频率响应：描述系统对不同频率信号的响应特性。
- 系统的传递函数：通过传递函数来描述系统的输入与输出之间的关系。
- 系统的稳定性：研究系统在不同条件下是否能保持稳定。
实际应用1. 通信系统：通过信号与系统的研究，可以提高无线通信系统的抗干扰能力，提高信号的传输质量和可靠性。
信号的运算与处理电路
2、电压放大倍数
Au
1
Rf R
当Rf 0或R 时,
Au 1 （电压跟随器）
3、由于引于了深度电压串联负反馈，故电路 的输入电阻很高，输出电阻很低。
电压跟随器
RF
uI
此电路是同相比 例运算的特殊情况， 输入电阻大，输出 电阻小。在电路中 作用与分立元件的 射极输出器相同， 但是电压跟随性能 好。
I1
uI2)
uo
Rf R
(uo2
uo1 )
Rf R
(uo1 uo2 )
Rf R
(1
2R1 R2
)(uI1
uI
2
)
设 R1∥ R2∥ R3∥ R4＝ R∥ Rf
i1 i2 i3 i4
必不可 少吗？
uI1 uP uI2 uP uI3 uP uP
R1
R2
R3
R4
uI1 R1
uI2 R2
uI3 R3
1 ( R1
1 R2
1 R3
1 R4 )uP
uP
RP
(
uI1 R1
uI2 R2
uI3 ) R3
(RP R1 ∥ R2 ∥ R3 ∥ R4 )
uO
(1
Rf R
) uP
R Rf R
RP
(
uI1 R1
uI2 R2
uI3 ) R3
(RN R ∥ R f )
R Rf R
RP
(
uI1 R1
uI2 R2
uI3 R3
)
Rf Rf
RP RN
Rf
( uI1 R1
uI2 R2
uI3 R3
)
若RN=RP，则
信号的运算与处理电路-绝对值电路
2）幅频特性
| Au | Aup f 2 1 ( ) fo
特点： a.电路简单； b.通带内具有较高增 益； c.阻带衰减太慢，选 择性较差 可采用二阶或高阶 低通滤波器
21
5.4.3 高通滤波器
1、一阶高通滤波器 1）传递函数
U R 1 R j C U i
U i
22
2）幅频特性
| Au | Aup fo 2 1 ( ) f
特点： a.电路简单； b.通带内具有较高增 益； c.阻带衰减太慢，选 择性较差
23
3、 带通滤波器
24
本章内容的重点
1、正确理解理想运放及“虚短”、“虚 断”、“虚地”的概念。 2、掌握运放线性应用电路的分析思路和 计算方法。 3、了解滤波器的基本概念，掌握传递函 数的推导方法。
17
2、有源滤波器的分类
由选频性能，滤波器可分为：低通、高通、带通、 带阻和全通几种类型。 幅频响应特性如图：
18
3、滤波器的作用
滤波器主要用来滤除信号中无用的频率成分。 例如：
含有高频干扰 的低频率信号
19
5.4.2 低通滤波器
1、一阶低通滤波器 1）传递函数
同相比例放大
20
1 1 j C U U U i 1 jRC i 1 R j C 一阶无源低通滤波 R2 R U 2 i Uo 1 U 1 通带增益 1 jRC R1 R2 R 1 Aup 1 R1 R2 1 Aup R1 Au 截止频率 f 1 jRC 1 1 j fo fo 2RC
U i
Ui
∞ N UN R VD1 VD3
Uo mA Io VD2 VD4
信号的运算与处理 (2)
调相（PM）
要点一
总结词
调相是一种通过改变信号相位以携带信息的方式。
要点二
详细描述
在调相中，载波信号的相位根据要传输的信息信号而变化 。相位变化的载波信号携带了信息，并在信道中传输。在 接收端，通过比较载波信号的相位与原始相位，可以提取 出信息信号。
04
信号的变换域处理
傅立叶变换
傅立叶变换是信号处理中最常 用的工具之一，它可以将时域 信号转换为频域信号，从而揭 示信号的频率成分。
减法运算
总结词
信号的减法运算是指将一个信号在时间域上对应点的值减去另一个信号在相应 点的值，得到一个新的信号。
详细描述
减法运算是信号处理中常用的数学运算之一。通过从一个信号中减去另一个信 号，可以得到一个新的信号。这种运算在消除噪声、提取特定成分等场景中非 常有用。
乘法运算
总结词
信号的乘法运算是指将两个信号在时间域上对应点的值相乘，得到一个新的信号 。
陷波滤波器
总结词
陷波滤波器主要用于消除特定频率的信号，通常用于消除干扰或噪声。
详细描述
陷波滤波器对特定频率的信号产生强烈的衰减，从而实现消除该频率噪声的目的。在通 信和声音处理中，陷波滤波器用于消除不需要的频率成分，如电磁干扰或机械振动产生
的噪声。
03
信号的调制与解调
调幅（AM）
总结词
调幅是一种通过改变信号幅度以携带信息的 方式。
傅立叶变换具有多种形式，包 括离散傅立叶变换（DFT）和 快速傅立叶变换（FFT）。
傅立叶变换在通信、图像处理、 音频处理等领域有着广泛的应 用。
拉普拉斯变换
拉普拉斯变换是一种将时域信号 转换为复平面上的函数的方法， 它可以用于分析信号的稳定性。
模拟电子技术基础第四版(童诗白)课后标准答案第七章
第7章信号的运算和处理自测题一、现有电路：A.反相比例运算电路B.同相比例运算电路C.积分运算电路D.微分运算电路E.加法运算电路F.乘方运算电路选择一个合适的答案填入空内。
(1)欲将正弦波电压移相＋90o，应选用( C )。
(2)欲将正弦波电压转换成二倍频电压，应选用( F )。
(3)欲将正弦波电压叠加上一个直流量，应选用( E )。
(4)欲实现A u=−100 的放大电路，应选用( A )。
(5)欲将方波电压转换成三角波电压，应选用( C )。
(6)欲将方波电压转换成尖顶波波电压，应选用( D )。
二、填空：(1)为了避免50H z电网电压的干扰进入放大器，应选用( 带阻)滤波电路。
(2)已知输入信号的频率为10kH z~12kH z，为了防止干扰信号的混入，应选用( 带通)滤波电路(3)为了获得输入电压中的低频信号，应选用( 低通)滤波电路。
(4)为了使滤波电路的输出电阻足够小，保证负载电阻变化时滤波特性不变，应选用( 有源)滤波电路。
三、已知图T7.3所示各电路中的集成运放均为理想运放，模拟乘法器的乘积系数k大于零。
试分别求解各电路的运算关系。
(a)(b)图T7.3解：图(a)所示电路为求和运算电路，图(b)所示电路为开方运算电路。
它们的运算表达式分别为：(a) 12413121234()(1)//f I I O f I R u u R u R u R R R R R R =-+++⋅⋅+ 11O O u u dt RC =-⎰(b) '23322144O I O O R R R u u u ku R R R =-⋅=-⋅=-⋅ 2413O I R R u u kR R =⋅习题本章习题中的集成运放均为理想运放。
7.1填空：(1) ( 同相比例 )运算电路可实现A u ＞1 的放大器。
(2) ( 反相比例 )运算电路可实现A u ＜0 的放大器。
(3) ( 微分 )运算电路可将三角波电压转换成方波电压。
模拟电子技术答案 第7章 信号的运算和处理
第7章信号的运算和处理自测题一、现有电路：A.反相比例运算电路B.同相比例运算电路C.积分运算电路D.微分运算电路E.加法运算电路F.乘方运算电路选择一个合适的答案填入空内。
(1)欲将正弦波电压移相＋90o，应选用( C )。
(2)欲将正弦波电压转换成二倍频电压，应选用( F )。
(3)欲将正弦波电压叠加上一个直流量，应选用( E )。
(4)欲实现A u=−100 的放大电路，应选用( A )。
(5)欲将方波电压转换成三角波电压，应选用( C )。
(6)欲将方波电压转换成尖顶波波电压，应选用( D )。
二、填空：(1)为了避免50H z电网电压的干扰进入放大器，应选用( 带阻)滤波电路。
(2)已知输入信号的频率为10kH z~12kH z，为了防止干扰信号的混入，应选用( 带通)滤波电路(3)为了获得输入电压中的低频信号，应选用( 低通)滤波电路。
(4)为了使滤波电路的输出电阻足够小，保证负载电阻变化时滤波特性不变，应选用( 有源)滤波电路。
三、已知图T7.3所示各电路中的集成运放均为理想运放，模拟乘法器的乘积系数k大于零。
试分别求解各电路的运算关系。
(a)(b)图T7.3解：图(a)所示电路为求和运算电路，图(b)所示电路为开方运算电路。
它们的运算表达式分别为：(a) 12413121234()(1)//f I I O f I R u u R u R u R R R R R R =-+++⋅⋅+ 11O O u u dt RC =-⎰(b) '23322144O I O O R R R u u u ku R R R =-⋅=-⋅=-⋅ 2413O I R R u u kR R =⋅习题本章习题中的集成运放均为理想运放。
7.1填空：(1) ( 同相比例 )运算电路可实现A u ＞1 的放大器。
(2) ( 反相比例 )运算电路可实现A u ＜0 的放大器。
(3) ( 微分 )运算电路可将三角波电压转换成方波电压。
微机原理与接口技术(第二版)课后习题答案
微机原理与接口技术（第二版）课后习题答案第1章作业答案1.1 微处理器、微型计算机和微型计算机系统三者之间有什么不同?解：把CPU(运算器和控制器)用大规模集成电路技术做在一个芯片上,即为微处理器。
微处理器加上一定数量的存储器和外部设备(或外部设备的接口)构成了微型计算机。
微型计算机与管理、维护计算机硬件以及支持应用的软件相结合就形成了微型计算机系统。
1.2 CPU在内部结构上由哪几部分组成?CPU应该具备哪些主要功能? 解：CPU主要由起运算器作用的算术逻辑单元、起控制器作用的指令寄存器、指令译码器、可编程逻辑阵列和标志寄存器等一些寄存器组成。
其主要功能是进行算术和逻辑运算以及控制计算机按照程序的规定自动运行。
1.3 微型计算机采用总线结构有什么优点?解：采用总线结构,扩大了数据传送的灵活性、减少了连线。
而且总线可以标准化,易于兼容和工业化生产。
1.4 数据总线和地址总线在结构上有什么不同之处?如果一个系统的数据和地址合用一套总线或者合用部分总线,那么要靠什么来区分地址和数据?解：数据总线是双向的(数据既可以读也可以写),而地址总线是单向的。
8086CPU为了减少芯片的引脚数量,采用数据与地址线复用,既作数据总线也作为地址总线。
它们主要靠信号的时序来区分。
通常在读写数据时,总是先输出地址(指定要读或写数据的单元),过一段时间再读或写数据。
1.8在给定的模型中，写出用累加器的办法实现15×15的程序。
解： LD A， 0LD H， 15LOOP：ADD A， 15DEC HJP NZ， LOOPHALT第 2 章作业答案2.1 IA-32结构微处理器直至Pentillm4,有哪几种?解：80386、30486、Pentium、Pentium Pro、Peruium II 、PentiumIII、Pentium4。
2.6 IA-32结构微处理器有哪几种操作模式?解：IA一32结构支持3种操作模式:保护模式、实地址模式和系统管理模式。
信号处理卷积运算公式
信号处理卷积运算公式一、离散信号卷积运算公式。
1. 定义。
- 设离散序列x(n)和h(n)，它们的卷积y(n)定义为：y(n)=∑_m = -∞^∞x(m)h(n - m)- 从物理意义上理解，卷积可以看作是一个序列x(n)对另一个序列h(n)的加权求和过程。
例如，在离散线性时不变系统中，如果x(n)是输入序列，h(n)是系统的单位脉冲响应，那么y(n)就是系统的输出序列。
2. 计算示例。
- 设x(n)={1,2,3}（n = 0,1,2时分别取这些值，其他n值时x(n)=0），h(n)={2,1}（n = 0,1时分别取这些值，其他n值时h(n)=0）。
- 计算y(0)：- 根据卷积公式y(0)=∑_m = -∞^∞x(m)h(0 - m)=x(0)h(0)=1×2 = 2。
- 计算y(1)：- y(1)=∑_m = -∞^∞x(m)h(1 - m)=x(0)h(1)+x(1)h(0)=1×1+2×2 = 1 + 4=5。
- 计算y(2)：- y(2)=∑_m = -∞^∞x(m)h(2 - m)=x(0)h(2)+x(1)h(1)+x(2)h(0)=1×0+2×1+3×2=0 + 2+6 = 8。
二、连续信号卷积运算公式。
1. 定义。
- 设连续时间信号x(t)和h(t)，它们的卷积y(t)定义为：y(t)=∫_-∞^∞x(τ)h(t-τ)dτ- 同样，在连续线性时不变系统中，如果x(t)是输入信号，h(t)是系统的冲激响应，那么y(t)就是系统的输出信号。
2. 计算示例。
- 设x(t)=e^-tu(t)（u(t)是单位阶跃函数），h(t)=u(t)。
- 计算y(t)：- 当t<0时，因为x(τ)h(t - τ)=e^-τu(τ)u(t-τ)，对于t<0，u(t-τ)=0当τ，所以y(t)=0。
- 当t≥slant0时：- y(t)=∫_-∞^∞x(τ)h(t-τ)dτ=∫_0^te^-τ×1dτ=1 - e^-t。
信号的相关运算
信号的相关运算信号的相关运算是信号处理中的重要概念之一。
通过对信号进行相关运算，可以获取信号之间的相似性和相关性信息，从而对信号进行分析和处理。
本文将介绍信号的相关运算的基本原理和应用领域。
一、相关运算的基本原理在信号处理中，相关运算是通过计算两个信号之间的相似性来衡量它们之间的关系。
相关运算可以分为时域相关和频域相关两种方法。
1. 时域相关时域相关是指对两个信号的时域波形进行逐点相乘，并将相乘结果累加得到相关结果。
时域相关的公式可以表示为：R(t) = ∑(x(n) * y(n-t))其中，R(t)表示相关结果，x(n)和y(n)分别表示两个信号的时域波形，t表示时间偏移。
时域相关适用于对信号的时域特征进行分析，如波形相似性、延迟等。
2. 频域相关频域相关是通过将两个信号的频谱进行逐点相乘，并将相乘结果累加得到相关结果。
频域相关的公式可以表示为：R(f) = ∑(X(f) * Y*(f))其中，R(f)表示相关结果，X(f)和Y(f)分别表示两个信号的频谱，*表示共轭复数。
频域相关适用于对信号的频域特征进行分析，如频率相似性、频谱重叠等。
二、相关运算的应用领域相关运算在信号处理中有着广泛的应用，包括但不限于以下几个方面：1. 通信系统在通信系统中，相关运算可以用于信号的匹配滤波。
通过与预先设计好的匹配滤波器进行相关运算，可以实现对接收信号的解调和去噪，提高信号的可靠性和抗干扰性。
2. 图像处理在图像处理中，相关运算可以用于图像的模板匹配。
通过将待匹配图像与模板进行相关运算，可以在图像中找到与模板相似的区域，实现目标检测、目标跟踪等应用。
3. 信号识别在信号识别中，相关运算可以用于信号的特征提取和分类。
通过将待识别信号与已知信号进行相关运算，可以计算它们之间的相似度，进而实现信号的分类和识别。
4. 语音处理在语音处理中，相关运算可以用于语音信号的降噪和增强。
通过与背景噪声进行相关运算，可以将噪声信号从语音信号中分离出来，提高语音信号的清晰度和可懂度。
章 信号的运算和处理题解(第四版模电答案)
第七章信号的运算和处理自测题一、现有电路：A. 反相比例运算电路B. 同相比例运算电路C. 积分运算电路D. 微分运算电路E. 加法运算电路F. 乘方运算电路选择一个合适的答案填入空内。
（1）欲将正弦波电压移相＋90O，应选用。
（2）欲将正弦波电压转换成二倍频电压，应选用。
（3）欲将正弦波电压叠加上一个直流量，应选用。
（4）欲实现A u＝－100的放大电路，应选用。
（5）欲将方波电压转换成三角波电压，应选用。
（6）欲将方波电压转换成尖顶波波电压，应选用。
解：（1）C （2）F （3）E （4）A （5）C （6）D二、填空：（1）为了避免50Hz电网电压的干扰进入放大器，应选用滤波电路。
（2）已知输入信号的频率为10kHz～12kHz，为了防止干扰信号的混入，应选用滤波电路。
（3）为了获得输入电压中的低频信号，应选用滤波电路。
（4）为了使滤波电路的输出电阻足够小，保证负载电阻变化时滤波特性不变，应选用滤波电路。
解：（1）带阻（2）带通（3）低通（4）有源三、已知图T7.3所示各电路中的集成运放均为理想运放，模拟乘法器的乘积系数k大于零。
试分别求解各电路的运算关系。
图T7.3解：图（a）所示电路为求和运算电路，图（b）所示电路为开方运算电路。
它们的运算表达式分别为习题本章习题中的集成运放均为理想运放。
7.1填空：（1）运算电路可实现A u＞1的放大器。
（2）运算电路可实现A u＜0的放大器。
（3）运算电路可将三角波电压转换成方波电压。
（4）运算电路可实现函数Y＝aX1＋bX2＋cX3，a、b和c均大于零。
（5）运算电路可实现函数Y＝aX1＋bX2＋cX3，a、b和c均小于零。
（6）运算电路可实现函数Y＝aX2。
解：（1）同相比例（2）反相比例（3）微分（4）同相求和（5）反相求和（6）乘方7.2 电路如图P7.2所示，集成运放输出电压的最大幅值为±14V，填表。
图P7.2解：u O1＝(－R f/R) u I＝－10 u I，u O2＝(1+R f/R ) u I＝11 u I。
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由若干相互联结，相互作用的基本电路组成的，具有特 定功能的电路整体，称为电子系统。电子系统的功能实现 伴随着信息的处理，所以电子系统也是信息处理系统。
电子信息系统大致包含信号的提取、信号的（预）处 理、信号的加工、信号的执行四个环节。
信 号 的 提 取 信 号 的 预 处 理 信 号 的 加 工 信 号 的 执 行
Rf
R
uO
1
Rf R
uP
R Rf R
Rf Rf
uP
令 RNR//Rf
令 RNRP，则
u OR R N f uPR fR R N P u R I1 1u R I2 2u R I3 3
uORfuRI11
uI2 R2
uI3 R3
若R1 R2 R3 R
uo
Rf R
(uI1
uI2
uI3)
12
uO
R5 R4
uO1 1R50011Iu55uI
R5 500k
若ui与地接反， 则A1 、A2都构成反相比例运算电路
uO1
R2 R1
uI
11000uI
10uI
uO
R5 R4
uO1
15000010Iu50uI
10
7.1.3.加减运算电路
作用：将若干个输入信号之 和或之差按比例放大。
一、求和运算电路
1、反相求和运算电路：
uNuP 0 iR iF
uI 0 0uO
R
Rf
uO
Rf R
uI
Ri Ro
uI R
f
iI
Ro
0
1AF
为了保持运放差放输入级的对称性， 同相输入端的电阻R´为uI=0时反相输入 端的等效电阻： R´= R// Rf 。
电路的输入电阻为R，为了保证较大的 比例系数以及工艺等原因, R不能太大。
6
2、T型网络反相比例运算电路
又 i4i2 i3i1 i3
uOi2R 2i4R 4
0
i1
i1R 2(i1i3)R 4 uOu R I1R2(u R I1R R 1R 23uI)R4
i1
i2
i1
uI R1
uM R2
uMR R12 uI
i3
uM R3
R2 R1R3
uI
uoR2R 1R4uI R R1 2R R3 4uI
二、加减运算电路
反相输入端a信 图 ，号 uO1作 Rf用 u R I11时 u R I22
同 相 输 入 端b 信 图 ,号 uO2作 Rf用 u R I33 时 u R I44
R1//R2//Rf R3//R4//R5
由叠加原理， 得 u Ou O 1u O 2R f u R I3 3u R I4 4u R I1 1u R I2 213
uO uI
uo
uo
8
例7.1.1：如图，已知R2≫R4, R1 =R2,求uo与uI的比例系数。
解： 电路与T型网络反相比例 运算电路完全相同
uoR2R 1R4uI R R1 2R R3 4uI
uoR2R 1R3uI R R1 2R R4 3uI
R2≫R4， R1 =R2
uOR R12
R3 R1
uOR2R 1R41R2R /3/R4uI
当R3=∞时
uOR2R 1R4uI R R1 f uI 7
二、同相比例运算电路 uI
uNuPuI iF iR
uN 0 uO uN
R
Rf
uF uI R
R R f uO
uO
1
Rf R
uI
uO
1
Rf R
uI
特点：输入电阻大，输出电阻小
三、电压跟随器： 将输出电压全部反馈到反相输入端
传感器、接收器 隔离、滤波 运算、转换
信号、噪声
阻抗变换
比较、取样保持
功放 ADC
电子信息系统
第七章 第八章
第九章
的供电电源
第十章
信号的产生
2
二、理想集成运放的特点和工作特性
1、理想集成运放的性能指标
开环差模增益： Ao d; 差模输入电阻： Rid ; 输出电阻： Ro 0; 共模抑制比：KCMR; 上限截止频率：fH ;
3、理想集成运放工作于非线性区
电路中没有引入负反馈或引入的 是正反馈，理想运放工作于非线性 区。因其放大倍数趋于无穷大，所 以输出电压只有两种可能：
uo U -UOOMM
uP uN uP uN
因 R i为 d ,所i以 PiN ， 0 5
一、反相比例运算电路
1、基本电路 对于理想的集成动放，
虚短和虚断成立。
i1i2i3i4
u I1u Pu I2u Pu I3u Pu P
R 1
R 2
R 3 R 4
R 1 1R 1 2R 1 3R 1 4 u Pu R I1 1u R I2 2u R I3 3
uP
RPuRI11
uI2 R2
uI3 R3
R PR 1/R /2/R /3/R /4
uN uP
uO uP uP
失调电压、失调电流及其温漂：均为0，无噪声。
实际集成运放的特性很接近理想集成运放，我们仅仅 在进行误差分析时，才考虑理想化后造成的影响，一般工 程计算其影响可以忽略。
3
2、理想集成运放工作于线性区
uoAod (uPuN)
uP uN
“虚短”：运放的同相输入端和反相输入端的电位“无 穷”接近，好象短路一样，但却不是真正的短路。
R R43uI
1
R3 R4
uI
若R4开路
uOR R12
R3 R1
R R43uI
1
.2：如图，已知uO=－55uI，求R5的值。
解：A1构成同相比例运算电路
uO1
1
R2 R1
uI111000uI
11uI
A2构成反相比例运算电路
uO
1
Rf R
uI
uO
Rf R1
uI
iP iN 0
“虚断”：运放的同相输入端和反相输入端的电流趋于0， 好象断路一样，但却不是真正的断路。
“虚短”、和 “虚断”是分析运算电路的基本出发点。
4
理想运放工作于线性区，因其放 大倍数趋于无穷大，所以在输入端 只要加一个无穷小的电压，其输出 就会超出其线性工作区，因此，只 有电路引入负反馈，才能使其工作 于线性区。
uPuN0
i1i2i3iF
uI1 uI2 uI3 uO
R1 R2 R3
Rf
uORfu RI11
uI2 R2
u RI33
当R15K,R2 20K, R3 50K,Rf 10K0时，
u o 2u 0 I15I2 u 2I3 u
实际应用时可适当增加或减少输入端的个数，以适应不同的需要 11
2、同相求和运算电路：
第七章 信号的运算和处理 （6学时）
第一节 基本运算电路 第二节 模拟乘法器及其在运算电路中的应用 第三节 有源滤波电路 第四节 电子信息系统预处理中所用放大电路（了解） 重点掌握：理想运放的基本运算电路的分析方法：节
点电流法和叠加原理法，有源滤波电路的工作 原理、主要性能指标、分析方法 。
7.1.1. 概述