6.1基本运算电路
6.1基本运算电路
1
t
(U
0.1m s
I
)dt
uO
(0.1ms)
5
(
t
0.1ms)
5
uo
(0.3
ms)
[
5 0.1ms
(0.3ms
0.1ms)ຫໍສະໝຸດ 5]V5V
正峰值未达运放的正饱和电压10V,所以仍正常线性积分.
例6.1.3 积分电路及输入波形如下,运放最大输出电压为10V, t =0 时电容电压为零,试画出输出电压波形。
二、变跨导模拟乘法器的基本工作原理
用压控电流源代 替了差分放大电 路中的恒流源。
二、变跨导模拟乘法器的基本工作原理
当 uY >> uBE3 时,iC3≈uY/RE
V1、V2管的跨导
gm
I E1 UT
iC3 2U T
uY
2REU T
uO
β
RC rbe
uX
gm RCuX
KuX uY
K RC
当rbIeC1、rbI'uCe Y2较有小限/时制g,m:必须为正且应较2R大EU。T
6.1.2 加减运算电路
一、求和运算电路
1. 反相求和运算电路
平衡电阻
R3 =R1 // R2 // RF
电路特点: 输入信号均加至运放反相端
分析:
根据“虚短”“虚断”,可得
un up 0
if i1 + i2
故得
uo ui1 ui2 RF R1 R2
uo
RF
(
ui1 R1
ui2 R2
)
优点:调节方便。
特点:1. 信号加至反相端,反相放大或缩小电压信号。
2. un up 0,运放输入端虚地。 uic 0 ,故对 KCMR 的要求低。这两点也是所有反相运算电路的特点。
6.1-6.5组合逻辑电路
A B C Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7
0 0 0 0 1 2.由状态表写出 逻辑式 1 Y0 ABC Y1 ABC 1 Y2 ABC Y3 ABC 1
输入 Ai Bi 0 0 0 1 1 0 1 1
输出 Si Ci 0 0 1 0 1 0 0 1
输入 Ai Bi
输出 Si Ci
由状态表可写出本位和与进位 的逻辑函数式。 根据Si=1,按正逻辑写:
0
0 1 1
0
1 0 1
0
1 1 0
0
0 0 1
Si Ai Bi Ai Bi A B
Si ( Ai Bi Ai Bi )C i 1 ( Ai Bi Ai Bi )Ci 1
Ci Ai Bi ( Ai Bi )Ci 1
于是可写出
S0 ( A0 B0 A0 B0 )C 1 ( A0 B0 A0 B0 )C1
C0 A0 B0 ( A0 B0 )C1
Y9等十进制数的10个信号编成二进制代码。已知Y9
的优先级别最高,Y8次之,依次类推。当有几个信号 同时出现在输入端时,要求只对级别最高的编码。 解: 列优先编码表
输
入
输 出
Y0 Y1 Y2 Y3 Y4
Y5 Y6 Y7 Y8 Y9 D
C
B
A
1
0
0
0
0
0 0 1
0
0 0 0
0
0 0 0
0
0 0 0
0
Ci Ai Bi Ci 1 Ai Bi Ci 1 Ai Bi C i 1 Ai Bi Ci 1 ( Ai Bi Ai Bi )Ci 1 Ai Bi (C i 1 Ci 1 ) ( Ai Bi )Ci 1 Ai Bi
基本运算电路
基本运算电路基本运算电路是电子电路中常见的一种电路结构,用于实现基本的数学运算和逻辑运算。
它由若干个元件组成,通过这些元件之间的连接和相互作用,完成特定的运算功能。
基本运算电路包括加法器、减法器、乘法器、除法器、与门、或门、非门等,它们是数字电子系统的基础,广泛应用于计算机、通信设备、控制系统等各个领域。
加法器是基本运算电路中最基本的一种,用于实现数字的加法运算。
它由若干个输入端和一个输出端组成,通过输入端输入待相加的数字信号,经过电路内部的运算处理,最终在输出端得到加法运算的结果。
加法器的设计原理是将两个数字进行逐位相加,并考虑进位的情况,以确保计算结果的正确性。
减法器和加法器相似,也用于实现数字的减法运算。
它通过将减法运算转换为加法运算的方式来实现,即将被减数取反并加1,然后与减数进行加法运算,最终得到减法运算的结果。
减法器在数字电子系统中有着广泛的应用,是实现数字信号处理的重要组成部分。
乘法器用于实现数字的乘法运算,是一种复杂的基本运算电路。
它通过将乘法运算转换为多次的加法运算来实现,即将被乘数分解为若干个部分,并分别与乘数相乘,然后将这些部分的乘积进行累加,最终得到乘法运算的结果。
乘法器在数字信号处理和计算机中都有着重要的应用,是实现高效计算的关键组成部分。
除法器用于实现数字的除法运算,是基本运算电路中最复杂的一种。
它通过多次的减法运算和比较来实现,即将被除数循环减去除数,直到被除数小于除数为止,然后统计减法的次数,最终得到除法运算的商和余数。
除法器在数字信号处理和通信系统中有着重要的应用,是实现高精度计算的关键组成部分。
与门、或门、非门是基本的逻辑运算电路,用于实现逻辑运算和判断。
与门用于实现逻辑与运算,即只有当所有输入信号均为高电平时,输出信号才为高电平;或门用于实现逻辑或运算,即只要有一个输入信号为高电平,输出信号就为高电平;非门用于实现逻辑非运算,即对输入信号取反,输出信号与输入信号相反。
基本运算电路知识点总结
基本运算电路知识点总结一、基本运算电路的概念基本运算电路是指用来进行基本算术运算的电子电路。
它包括加法器、减法器、乘法器及除法器等。
它们是数字逻辑电路中的重要组成部分,用于实现数字信号的处理和运算。
在数字系统中,基本运算电路是实现数字信号加、减、乘、除等运算的基础,在数字系统中起着重要的作用。
下面将对基本运算电路的知识点进行详细总结。
二、加法器1. 概念加法器是一种用来实现数字信号加法运算的电路。
它将两个输入信号进行加法计算,得到一个输出信号。
加法器是数字逻辑电路中的基本组成部分,用于实现数字信号的加法运算。
2. 类型加法器包括半加器、全加器、并行加法器等不同类型。
其中,半加器用来对两个二进制数的最低位进行相加,得到一个部分和和一个进位;全加器用来对两个二进制数的一个位和一个进位进行相加,得到一个部分和和一个进位;而并行加法器则是将多个全加器连接起来,实现对多位二进制数的加法计算。
3. 原理以全加器为例,它由三个输入和两个输出组成。
其中,三个输入分别是两个待相加的二进制数对应位上的值和上一位的进位,而两个输出分别是当前位的部分和和进位。
全加器的原理是通过对三个输入进行逻辑门运算,得到当前位的部分和和进位。
4. 应用加法器广泛应用于数字系统中,包括计算机、数字信号处理系统、通信系统等。
在计算机中,加法器用来进行寄存器之间的运算,对数据进行加法操作;在通信系统中,加法器用来进行数字信号的处理,对数字信号进行加法运算。
三、减法器1. 概念减法器是一种用来实现数字信号减法运算的电路。
它将两个输入信号进行减法计算,得到一个输出信号。
减法器是数字逻辑电路中的基本组成部分,用于实现数字信号的减法运算。
2. 类型减法器包括半减器和全减器两种不同类型。
其中,半减器用来对两个二进制数的最低位进行相减,得到一个部分差和一个借位;全减器用来对两个二进制数的一个位和一个借位进行相减,得到一个部分差和一个借位。
3. 原理以全减器为例,它由三个输入和两个输出组成。
正弦信号电路分析(1)6.1-6.2
变化一个周期,其相位变化了2π弧度,于是有
[ (t T ) i ] (t i ) 2
2 2f T
(6.1-13)
③t=0时的相位角称为初相位或初相角,简称初相。初相 决定了正弦量的初始值,即i(0)=Imcosφi。计时起点不同,初 相位不同。工程上为了方便,初相角φi常用角度表示。
第六章 正弦电路的稳态分析法
②如果余弦波的正最大值发生在计时起点之后,则初相 位为负,如果余弦波的正最大值发生在计时起点之前,则初相
位为正,如图所示。 因此在绘制任一初位相为φ的正弦量u(t)=Umcos(ωt+φ) 的波形时,以初位相为零的正弦量u(t)=Umcosωt为基准: 当φ>0时,将其左推φ角; 当φ<0时,将其右推φ角。 i
复数与其共扼的乘积等于模的平方:AA*=|A|2。
第六章 正弦电路的稳态分析法
例6.1-1 计算复数 547 10 25 ?
547 10 25 (3.41 j3.657) (9.063 j 4.226) 12.47 j 0.569 12.48 2.16
量相位比较的结果: 如果式(6.1-14)中 u i 0,称 u 超前i ,或i 滞后u ,表 明u 比i先达到正最大值;如φ<0 ,称 i 超前u ,或u滞后i , 表明 i比u 先达到最大值。所谓超前和滞后是指正弦量先达到正最大 值的顺序,先到达极值点的为超前。 相位差可以通过观察波形确定,如图所示。在同一个周期 内,两个波形的极大(小)值之间的角度值,即为两者相位差, 先到达极值点的为超前。 显然,对同频正弦量,相位差与计时零点的选取、变动无 关。(而初相φ i和位相ωt+ φi与计时零点的选取和变动有关。)
(完整版)电子技术基础教学大纲
电子技术基础教学大纲电子技术基础是入门性质的技术基础课,它既有自身的理论体系,又有很强的实践性。
本课程的任务是使学生获得电子技术方面的基本理论、基本知识和基本技能,培养分析问题和解决问题的能力,为今后进一步学习、研究、应用电子技术打下基础。
本课程是我院工科电类专业的必修课。
模拟部分教学大纲学时:55 学分:4适用专业:电子类、自控类、计算机类专业(高职高专)先修课程:《大学物理》、《电工技术基础》一、课程内容和基本要求第一章半导体器件1、正确理解PN结的形成及其单向导电作用,熟练掌握二极管、稳压管的外特性和主要参数。
2、正确理解半导体三极管的结构及工作原理,熟练掌握外特性和主要参数。
第二章基本放大电路1、正确理解放大的基本概念,放大电路的主要指标,掌握放大电路的组成特点。
2、掌握放大电路定性分析方法及静态工作点的估算方法。
3、熟练掌握放大电路的等效电路法,会计算静态工作点,能用微变等效电路计算放大电路的电压放大倍数、输入和输出电阻。
4、正确理解放大器失真产生的原因及解决的办法,放大电路频率特性的概念及其频率特性。
5、了解级间耦合放大电路的工作原理及指标的估算,选频放大电路。
第三章场效应管放大电路1、正确理解结型场效应管和绝缘栅场效应管的结构、工作原理,掌握特性曲线和主要参数。
2、确理解场效应管放大电路结构,工作原理。
第四章集成运算放大电器1、熟练掌握集成运算放大器的组成、性能特点和基本单元电路。
2、正确理解差动放大器的组成、工作原理及应用,了解通用型集成运算放大器的主要性能指标。
3、了解集成运放的应用及两种基本电路。
第五章负反馈放大电路1、练掌握反馈的基本概念和分类,会判断反馈放大电路的类型和极性。
2、熟练掌握负反馈的四种组态及其对放大电路性能的影响。
第六章集成运算放大器的应用1、练掌握由集成运放组成线性电路和非线性应用电路的方法和应用知识。
2、练掌握由集成运算放大器组成的比例、加减法和积分运算电路、信号处理电路等的结构及分析方法。
6.1-6.2 时序逻辑电路分析
Y
二、状态转换图: 将状态转换表以图形的方式 直观表示出来,即为状态转换图
0 1 2 3 4 5 6 7 0 1
0 0 0 0 1 1 1 0 1 0
0 0 1 1 0 0 1 0 1 0
0 1 0 1 0 1 0 0 1 0
0 0 0 0 0 0 1 0 1 0
循环状态之外的状态在时钟信号的作用下, 都能进入状态转换图中的循环状态之中,具有 这种特点的时序电路叫做能自启动的时序电路。 电路为七进制计数器,能自启动。
0 1 1 0 0 1 0 0
1 0 1 0 1 0 0 0
0 0 0 0 0 0 1 1
状态转换表的另一种形式
CLK Q3 Q2 Q1 Y
Q3 Q2 Q1
* * Q3 Q2 Q1* Y
0 0 0 0 1 1 1 1
0 0 1 1 0 0 1 1
0 1 0 1 0 1 0 1
0 0 0 1Q1 Q2 * Q1Q2 Q1Q3Q2 Q * Q Q Q Q Q 1 2 3 2 3 3
(3)输出方程:
Y Q2Q3
6.2.2 时序逻辑电路的状态转换表、状态转换图、和时 序图 从逻辑电路的三个方程还不能一目了然看出电路 的功能。
例 试分析图示的时序逻辑电路的逻辑功能,写出它的 驱动方程、状态方程和输出方程,写出电路的状态转 换表,画出状态转换图和时序图。输入端悬空时等效 为逻辑1。
解:(1) 驱动方程: J1 (Q2Q3 ), K1 1 K 2 (Q1Q3 ) J 2 Q1 , J QQ , K 3 Q2 1 2 3
同步时序电路
异步时序电路
米利(Mealy)型时序电路
按输出信号的特点 穆尔(Moore)型时序电路 米利(Mealy)型电路:输出信号取决于存储电路 的状态和输入变量。 穆尔(Moore)型电路:输出信号仅取决于存储电路 的状态。 穆尔(Moore)型电路是米利(Mealy)型电路的一 种特例。
基本运算电路的原理和应用
基本运算电路的原理和应用1. 概述基本运算电路是电子电路中最基础、常见的电路之一。
它们能够实现各种基本的数学运算和逻辑操作,广泛应用于各种电子设备和系统中。
本文将介绍三种常见的基本运算电路:加法器、减法器和乘法器,并讨论它们的原理和应用。
2. 加法器加法器是最基本的运算电路之一,用于将两个二进制数字相加。
常见的加法器有半加器、全加器和Ripple Carry Adder。
2.1 半加器半加器是最简单的加法器,用于实现两个二进制位的加法运算。
它有两个输入:两个待相加的二进制位a和b,以及两个输出:和位s和进位位c_out。
半加器的真值表如下:a b s c_out0 0 0 00 1 1 01 0 1 01 1 0 12.2 全加器全加器是半加器的扩展,用于实现三个二进制位的加法运算。
除了输入位a和b之外,全加器还有一个输入位c_in,表示进位信号。
全加器的真值表如下:a b c_in s c_out0 0 0 0 00 0 1 1 00 1 0 1 00 1 1 0 11 0 0 1 01 0 1 0 11 1 0 0 11 1 1 1 12.3 Ripple Carry AdderRipple Carry Adder是多个全加器的级联组合,用于实现多位数的加法运算。
它通过将进位位c_out连接到下一个全加器的c_in端,从而实现进位的传递。
Ripple Carry Adder的优点是实现简单,但是由于进位的串行传递,速度较慢。
因此,在高速计算要求的情况下,通常采用更快速的加法器,如Carry Lookahead Adder或Kogge-Stone Adder。
3. 减法器减法器是实现两个二进制数字相减的运算电路。
它可以通过将减法转化为加法来实现。
常见的减法器有半减器和全减器。
3.1 半减器半减器用于实现两个二进制位的减法运算。
它有两个输入:被减数位a和减数位b,以及两个输出:差位d和借位位b_out。
模电课件基本运算电路
积分电路应用
总结词
实现模拟信号的积分
详细描述
积分电路能够将输入的模拟信号进 行积分运算,常用于波形生成、控 制系统以及滤波器设计等领域。
总结词
平滑信号波形
详细描述
积分电路可以对输入信号进行平滑处 理,消除信号中的高频噪声和突变, 使输出信号更加平滑。
总结词
波形生成与控制
详细描述
积分电路可以用于波形生成与控制 ,例如在波形发生器中产生三角波 、锯齿波等连续波形。
微分电路应用
总结词:实现模拟信号的微分 总结词:提取信号突变信息 总结词:瞬态分析
详细描述:微分电路能够将输入的模拟信号进行微分运 算,常用于控制系统、瞬态分析以及波形生成等领域。
详细描述:微分电路可以用于提取输入信号中的突变信 息,例如在振动测量、声音分析等场合中提取信号的突 变点。
详细描述:在瞬态分析中,微分电路可以用于测量信号 的瞬时变化率,帮助分析系统的动态特性。
基本运算电路概述 加法电路
总结词
实现模拟信号的微分
详细描述
微分电路是用于实现模拟信号微分的电路。它通常由运算放大器和RC电路构成,通过将输入信号的时间导数乘以 RC电路的时间常数来获得输出信号。微分电路可以用于调节系统的响应速度和稳定性。
03 基本运算电路的工作原理
加法电路工作原理
总结词
实现模拟信号的相加
05 基本运算电路的实验与演 示
加法电路实验与演示
总结词
通过模拟实验,展示加法电路的基本 原理和实现方法。
详细描述
实验中,使用加法电路将两个输入信 号相加,得到输出信号。通过调整输 入信号的幅度和相位,观察输出信号 的变化,理解加法电路的基本原理和 实现方法。
6.1时序电路的基本概念(2011)
K
Q
K
Q
Q1n1 J1 Q1 K1Q1
CP
6
Z
D1
Q1
D0
CP0
Q0
状态转移图:
X
CP
CP1
Z F (Q )
状态转移表
Q1n1Q0n1
n 1 n 0
Q1Q0 / Z
0
0
01 10
00
11
X
Z
00 / 0
1
11
1
01 / 0
1
00
0 0 1
0
1
0
01
00
11
10
11 / 1
1
10 / 0
10
01
0
0
4
两种模型对比: • Mealy 模型:
X
1
J
Q1
Q
J
Q0
K
K
Q
CP
• Moore 模型:
Z
D
Q1
D
Q2
Z F (Q )
CP
CP1
CP 2
3
• Mealy 模型:
Z
X
状态转移图
1
J
Q1 Q
J
Q0
K
K
Q
X /Z
Q1Q0
CP
Z F ( X ,Q )
状态转移表:
Q1n1Q0n1 / Z
Q1Q0 X
Q1Q0
X /Z
• Moore 模型:
Q1n1Q0n1 / Z
Q1nQ0n
X
Q1Q0
X /Z
• Moore 模型:
Q1n1Q0n1
基本运算电路归纳
6.1 概述归纳理想运放特性开环差模增益(电压放大倍数)A0d=∞;差模输入电阻Rid=∞;共模抑制比KCMR=∞;上限截止频率fH=∞;输出电阻R0=0;Ip=iN=0;失调电压UIO、失调电流IIO和它们的温漂dUIO/dT、dIIO/dT均为零,且无任何内部噪声。
工作在线性区的电路特征是电路引入了负反馈。
非线性区的电路特征是:开环状态或者引入了正反馈理想运放在线性区的特点:●“虚短”●“虚断”理想运放工作在非线性区的特点:(1)输出电压只有两种情况,分别为。
当> 时= ;当< 时= 。
(2)由于理想运放的Rid=∞,故净输入电流为零,即。
6.2 基本运算电路归纳反相比例运算电路同相比例运算电路电压跟随器uo=ui 反相求和运算电路同相求和运算电路加减运算电路减法电路实现的两种方法:采用两级电路实现差分比例运算。
积分运算电路基本微分运算电路如右图所示,输出电压实用微分运算电路在输入端串联一个小阻值的电阻R1,以限制输入电流,也就限制了R中电流;在反馈电阻R上并联稳压二极管,以限制输出电压,也就保证集成运放中的放大管始终工作在放大区,不至于出现阻塞现象;在R上并联小电容C1,起相位补偿作用,提高电路的稳定性;如右图所示。
利用三极管的对数运算电路利用三极管的对数运算电路如右图所示,输出电压指数运算电路如右图所示,输出电压利用对数和指数运算电路实现的乘法运算方框图若将上述所示电路中的求和运算电路用求差运算电路代,则可得到除法运算电路。
6.3 有源滤波电路归纳低通滤波器:设截止频率为,频率低于的信号可以通过,高于的信号被衰减。
其理想的幅频特性如左下图所示。
可作为直流电源整流后的滤波电路,以得到平滑的直流电压。
高通滤波器:频率高于的信号可以通过,而频率低于的信号被衰减。
其理想的幅频特性如右上图所示。
可作为交流放大电路的耦合电路,隔离直流成份,削弱低频信号,只放大频率高于的信号。
带通滤波器:设低频段的截止频率为,高频段的截止频率为,频率为到之间的信号可以通过,低于或高于的信号被衰减。
基本运算电路
基本运算电路
基本运算电路是电子电路中一类非常重要的电路,用于实现基本的数学运算,如加法、减法、乘法和除法等。
这些电路可以在各种数字系统中发挥作用,如计算机、手机、数码相机等设备中。
本文将介绍一些常见的基本运算电路。
加法器是最基本的运算电路之一,用于将两个二进制数字相加。
全加器是一种更复杂的加法器,可以处理多位的加法运算。
减法器则用于实现两个二进制数字的减法运算。
乘法器和除法器则分别用于实现乘法和除法运算。
除了这些基本的运算电路,还有一些特殊的运算电路,如比较器、移位器等。
比较器用于比较两个数字的大小,输出一个高电平或低电平的信号表示哪个数字更大。
移位器则可以将一个数字向左或向右移动若干位,实现乘以或除以2的幂的运算。
基本运算电路可以通过逻辑门和触发器等基本元件组合实现。
逻辑门包括与门、或门、非门等,可以实现逻辑运算,如与、或、非等。
触发器是一种存储器件,可以存储一个二进制数字,用于实现时序逻辑运算。
在实际的电子系统中,基本运算电路经常被用于实现各种功能,如数据处理、控制逻辑、通信等。
它们的性能和稳定性直接影响整个系统的性能和稳定性。
因此,设计和优化基本运算电路是电子工程
师的重要工作之一。
总的来说,基本运算电路是电子电路中的重要组成部分,它们为数字系统的设计和实现提供了基础。
通过合理设计和优化,可以实现高性能、高稳定性的电子系统。
希望本文可以帮助读者更好地了解基本运算电路的原理和应用。
6.1 集成电路运算放大器中的恒流源
• 镜像电流源 • 微电流源 • 多路电流源 • 电流源作有源负载
1. 镜像电流源
恒流特性
VBE2 = VBE1
I C2 = I C1 ≈ I REF
I E2 = I E1
VCC − VBE VCC = ≈ R R
无论R 的值如何, 无论 c 的值如何 , IC2 的电流值将保持不 变。
(三极管工作状态)
1. 镜像电流源
交流电阻
& VT Ro = & IT
于T 由 于 2 的 集 电 极电 流 基本不变。 基本不变。所以交流量 & I ≈0
T
& VT Ro = & ≈ ∝ IT
一般R 一般 o在几百千欧以上
1. 镜像电流源
精度更高的镜像电流源 由于增加了T 由于增加了 3 , 使 更加接近I IC2更加接近 REF
对于此电路R 对于此电路Rc就是镜 像电流源的交流电阻, 像电流源的交流电阻, 因此增益为
& = − βRL AV rbe
放大管
比用电阻R 就作负载时提高了。 比用电阻 c就作负载时提高了。
end
2. 微电流源
I C2 ≈ I E2
VBE1 − VBE2 = Re2 ∆VBE = Re2
很小, 由于 ∆VBE 很小, 所以I 所以Biblioteka C2也很小3. 多路电流源
4. 电流源作有源负载
镜像电流源
共射电路的电压增益为: 共射电路的电压增益为:
& β ( Rc // RL ) Vo & = AV = − & rbe Vi
基本运算电路的原理是
基本运算电路的原理是基本运算电路是指用于实现数学运算的模拟电路,主要用于处理模拟信号。
它由各种模拟算子和电阻、电容、电感等元件组成,通过对输入信号进行放大、求和、差分、积分等运算,实现对信号的处理和转换。
基本运算电路主要包括放大器、比较器、积分器、微分器等。
放大器是最基本的运算电路,它能够将输入信号放大到所需的幅值,如运算放大器(OP-AMP)、差分放大器等。
比较器用于比较两个信号的大小,输出的结果是一个二进制逻辑电平,如互补电平器、开关电平器等。
积分器是将输入信号进行积分运算,输出信号是输入信号的积分结果,如积分放大器、RC积分器等。
微分器用于对输入信号进行微分运算,输出信号是输入信号微分的结果,如微分放大器、RC微分器等。
基本运算电路的工作原理是根据不同的运算要求,采用不同的电路结构和元件连接方式。
以放大器为例,其工作原理是利用放大器的差分输入特性,将输入信号转换为电压差,并经过放大器放大后输出。
比较器的工作原理是将两个输入信号进行比较,当输入信号满足比较条件时,输出电平发生转变。
积分器的工作原理是将输入信号通过电容进行积分,其输出信号与输入信号的积分关系相对应。
微分器的工作原理是将输入信号通过电容进行微分,输出信号与输入信号的微分关系相对应。
基本运算电路在模拟电路设计和信号处理中起着重要的作用。
它们广泛应用于各种电子设备和系统中,如滤波器、功率放大器、电压控制振荡器等。
在通信系统中,基本运算电路可以对信号进行增强和调整,提高信号质量和传输效果。
在音频设备中,基本运算电路可以对音频信号进行放大和处理,实现音乐播放和音频效果控制等功能。
总之,基本运算电路是实现数学运算的模拟电路,通过不同的电路结构和元件连接方式,对输入信号进行放大、比较、积分、微分等运算,实现对信号的处理和转换。
它在各个领域的电子设备和系统中发挥着重要的作用,是模拟电路设计和信号处理的关键技术之一。
6.1 RC电路6.2 施密特触发器
(a) 非周期性 (b) 周期性
2020/4/13
7
图6-3 矩形波的主要参数
周期性矩形波的 周期用T表示,有时 也用频率f表示(f =1/ T)。
矩形波的另外几
个主要参数:
(1)脉冲幅度Um (2)脉冲宽度tw (3)上升时间tr (4)下降时间tf (5)占空比q =t w /T 。通常q用百分比表示,如果 q =50%,则称为对称方波。
2020/4/13
20
为了提高电路的性能,电路在施密特触发器
的基础上,增加了整形级和输出级。
整形级可图6以-9使施输密出特触波发形反的相边器沿更加陡峭,
2020/4/(13a输) 原出理级框可图以(b提) 电高压电传路输的特性负载(c)能逻力辑。符号
21
2. 施密特触发与非门电路
为了对输入波形进行整形,许多集成门电路采 用了施密特触发形式。
2. 脉冲整形
在数字系统中,矩形脉冲经传输后往往发生波 形畸变,或者边沿产生振荡等。通过施密特触发器 整形,可波 畸以形 变获得比较理想的矩形脉冲波形边 振。沿 荡
图6-12 脉冲整形
2020/4/13
24
3.脉冲鉴幅 将一系列幅度各异的脉冲信号加到施密特触发
器的输入端,只有那些幅度大于UT+的脉冲才会在输 出端产生输出信号。可见,施密特触发器具有脉冲
2020/4/13
4
以下主要讨论几种常用脉冲波形的产生与变换 电路:(功能、特点及其主要应用简介)
1. RC电路:对矩形波进行微分、积分变换, 或作脉冲分压器;
2. 施密特触发器:主要用以将非矩形脉冲变换 成上升沿和下降沿都很陡峭的矩形脉冲;
3. 单稳态触发器:主要用以将脉冲宽度不符合 要求的脉冲变换成脉冲宽度符合要求的矩形脉冲;
模拟电子技术第6章基本运算电路
基本运算电路的重要性
实现复杂信号处理
基本运算电路能够完成各种复杂信号的处理,如滤 波、放大、比较等,是实现各种电子设备和系统功 能的关键。
提高系统性能
基本运算电路的高精度和高稳定性能够显著提高整 个系统的性能和可靠性。
降低成本
基本运算电路的广泛应用能够降低生产成本,提高 生产效率。
基本运算电路的类型
积分运算电路的应用实例
01
02
03
04
积分运算电路在波形变换、信 号滤波、控制系统等领域有广 泛应用。
积分运算电路在波形变换、信 号滤波、控制系统等领域有广 泛应用。
积分运算电路在波形变换、信 号滤波、控制系统等领域有广 泛应用。
积分运算电路在波形变换、信 号滤波、控制系统等领域有广 泛应用。
05
运放电路具有虚短和虚断特性,利用这两个特性可 以实现加法运算。
加法运算电路的输出电压与输入电压成正比,比例 系数由电阻和运放决定。
加法运算电路的实现方式
实现加法运算电路需要将多个 输入信号通过电阻网络接入运 放的正负输入端,通过调整电 阻的阻值来控制各输入信号的 放大倍数。
常用的实现方式有反相加法器 和同相加法器,其中反相加法 器的输出电压与输入电压之间 是反相关系,同相加法器的输 出电压与输入电压之间是同相 关系。
通过增加反馈回路,可以减小电路中的误差,提 高运算精度。
减小输入信号幅度
适当减小输入信号的幅度,可以降低电路中非线 性失真的影响,提高运算精度。
温度补偿
由于温度变化会影响电子器件的性能,因此需要 进行温度补偿,以确保运算精度的稳定性。
减小功耗的措施
01
02
03
04
采用低功耗器件
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
0.3 ms
补充例
图(a)、(b)分别为对数、反对数(又称指数)运算 )、(b 分别为对数、反对数(又称指数) 电路,试分别推导其输出电压与输入电压的关系式。 电路,试分别推导其输出电压与输入电压的关系式。
二、同相比例运算电路
RF uO = (1 + )uP R1
RF Auf = 1 + R1
平衡电阻 RP = R1 // R F
Rif → ∞
Rof → 0
特点: 特点: 1. 信号加至运放同相端,同相放大电压信号, 信号加至运放同相端,同相放大电压信号 放大倍数大于等于1。 放大倍数大于等于 。 2. 输入电阻很大。 输入电阻很大。 3. 共模输入信号较大,对 KCMR 要求高。 共模输入信号较大, 要求高。
∫
uI dt
R1CF 为电路的时间常数τ 当 uI = UI 时, uC(0) = 0, 则 设 ,
1 UI uo = − ∫ U Idt + uO (0) = − R1 C F t R1 C F 0
t
例6.1.2
积分电路及输入波形如下,运放最大输出电压为±10V, 积分电路及输入波形如下,运放最大输出电压为±10V, t =0 时电容电压为零,试画出输出电压波形。 时电容电压为零,试画出输出电压波形。
*三、加减运算电路 三
电路特点:多个输入信号加至运放 电路特点:多个输入信号加至运放 的反相和同相输入端 分析: 分析: 利用叠加定理解题: 利用叠加定理解题: 则得 令uI3 = uI4 = 0 , uI1 uI2 uO1 = − R( + ) F R1 R2
再令u 再令 I1 = uI2 = 0 , 则得
6.1
基本运算电路
6.1.1 比例运算电路 6.1.2 加减运算电路 6.1.3 微分与积分运算电路
6.1.1 比例运算电路
一、反相比例运算电路
uo Rf Auf = =− ui R1
R′if = R1 ′ Rof → 0 特点: 特点: 平衡电阻 RP = R1 // R F
1. 信号加至反相端,反相放大或缩小电压信号。 信号加至反相端,反相放大或缩小电压信号。 2. 运放输入端虚地; 输入电阻较小。 运放输入端虚地; 输入电阻较小。 3. uIC = 0 ,对 KCMR 的要求低。 的要求低。
1 uo (0.1 ms) = − 0.1ms
0.1 ms
∫ 5 dt + u
0
O
( 0 ) = −5 V
在 0.1~0.3ms 时间段内, uI(t)= −5V ,故 uO 从 −5V 开始线 时间段内, 性增大, 时达到正峰值, 性增大,在 t =0.3ms 时达到正峰值,其值为
1 5 uo (0.3 ms) = ∫ms dt + 0.1ms 0.1 uO (0.1 ms) = 5 V
RF uI1 =− R1
R3 RF RF uO2 = (1 + )u P = (1 + ) uI 2 R1 R1 R2 + R3 R3 RF RF u uI1+ 1 + ( ) uI2 故 uO = uO1+ O2 = − R1 R1 R2 + R3 RF (uI2 − uI1 ) 当满足 R1 = R2, RF = R3 时, uO = R1
uO = − iR R = − iE R
而 iE ≈ I ES e
uI UT
uBE UT
= I ES e
uI UT
故得 uO = − RI ES e
小结
1. 运算电路通常由集成运放、反馈电路等组成,其中的反馈 运算电路通常由集成运放、反馈电路等组成, 网络采用线性网络构成,主要由它们决定运算关系。 网络采用线性网络构成,主要由它们决定运算关系。 运算电路必须引入负反馈,以保证集成运放工作于线性区。 运算电路必须引入负反馈,以保证集成运放工作于线性区。 为了保证运算精度,要求集成运放具有理想特性, 为了保证运算精度,要求集成运放具有理想特性,即要 求其A 求其 ud→∞、Rid→∞、Ro→0、kCMR→∞、失调及其温 、 、 、 、 漂为零等;其次要求反馈网络、 漂为零等;其次要求反馈网络、辅助电路的元件值有较 高精度。 高精度。 2. 分析运算电路的关键是抓住集成运放输入端“虚短”和 分析运算电路的关键是抓住集成运放输入端“虚短” “虚 的特点,进行电路分析,从而求得运算关系。 断” 的特点,进行电路分析,从而求得运算关系。这也是 分析运放构成的其它线性应用电路的基本方法, 分析运放构成的其它线性应用电路的基本方法,读者应 通过多练习,熟练掌握这种方法。 通过多练习,熟练掌握这种方法。 3. 理想运放输出电阻为零,故运放带负载后运算关系不变。 理想运放输出电阻为零,故运放带负载后运算关系不变。
R3 // R4 = R1 // R2 // RF = 10kΩ
将 R4 = 4R3 代入上式可得
R3 = 12.5 kΩ
R4 = 50 kΩ
6.1.3 微分与积分运算电路
一、微分运算电路
分析: 分析: 虚地” 根据反相端 “虚地”,得
uo iF = − RF 又根据反相端“虚断” 又根据反相端“虚断”,得i1 ≈ iF duI 故 uO = −iF RF = −R C1 F dt
RFC1 为电路的时间常数τ
duI i1 = C 1 dt
uI O uO O t t
二、积分运算电路
分析: 分析: 虚地” 根据反相端 “虚地”,得 duo uI i1 = iF = − C F R1 dt
i 又根据反相端“虚断”,得1 又根据反相端“虚断”
1 故 uo = − R1 C F
≈ iF
(4u 试设计一个运算电路, 试设计一个运算电路,实现 uO= −(4uI1 +5u )+8u +5uI2)+8uI3 ,规定 RF 取 100kΩ 。 100kΩ
根据题意,可采用加减运算电路,设如图所示, 解: 根据题意,可采用加减运算电路,设如图所示,由图可得 u u RF R4 uO = − R( I1 + I2 ) (1 + + ) uI3 F R1 R2 R1 // R2 R3 + R4 与题意相比较可得 RF RF R2 = = 20kΩ R1 = = 25kΩ 5 4 RF R4 (1 + ) =8 得 R4 = 4R3 R1 // R2 R3 + R4 又根据输入直流电阻相等的要求, 又根据输入直流电阻相等的要求,可得
1 分析: 分析: uo = − R1 C F
∫
1 uI dt = − ∫ uIdt + uC (t1 ) R 1 C F t1
t2
首先求出 τ = R1CF ,然后分段研究
例 6.1.2 解:
τ = R1CF= 0.1 ms
时间段内,由于u 在 0~0.1ms 时间段内,由于 O(0) = uC(0) = 0, uI(t)=5V , , 从零开始线性减小, 时达到负峰值, 故uO从零开始线性减小,在 t =1ms 时达到负峰值,其值为
6.1 复习要点
主要要求: 主要要求:
理解基本运算电路的组成和特点,掌握基本运算 理解基本运算电路的组成和特点,掌握基本运算 电路的分析方法 分析方法。 电路的分析方法。
重点: 重点:
基本运算电路的分析方法
作业: 作业:
建议自学附录: 建议自学附录: 集成运算放大器使用知识
二、同相比例运算电路 续
特例: 特例: Auf = 1 电压跟随器
常用作缓冲器
6.1.2 加减运算电路 加减运算电路
一、求和运算电路
1. 反相求和运算电路 分析: 分析: 根据“虚短” 根据“虚短”和“虚断”,可 虚断” 得 uN ≈ uP ≈0
平衡电阻
iF ≈ i1 + i2 + i3 uO uI1 uI2 uI3 = + + 故得 − RF R1 R2 R3
= I ES e
−
uO UT
补充例
图(a)、(b)分别为对数、反对数(又称指数)运算 )、(b 分别为对数、反对数(又称指数) 电路,试分别推导其输出电压与输入电压的关系式。 电路,试分别推导其输出电压与由运放反相端虚断和虚地,可得 由运放反相端虚断和虚地, )
补充例 解: 图(a)中三极管以 组态跨接在输出端与运放反相输入 )中三极管以CB组态跨接在输出端与运放反相输入 端之间,构成深度负反馈。 端之间,构成深度负反馈。由运放反相端虚断和虚地得
uI iC = i R = 而 iC ≈ I ES e R uI 故得 uO = −U T ln RI ES
uBE UT
uO2
故
uI3 uI4 RF )( R3 // R4 )( ) = (1 + + R1 // R2 R3 R4
uI3 uI4 RF uI1 uI2 )( R3 // R4 )( ) + + =− R( + ) (1 + F R1 // R2 R3 R4 R1 R2
uO = uO1+uO2
例6.1.1
RF RF uI1 uI2 uO = (1 + )u P = (1 + )( R2 // R3 )( ) + R1 R1 R2 R3
各路信号源互不独立而相互影响,调节不便。 各路信号源互不独立而相互影响,调节不便。
二、减法运算电路
电路特点:两个输入信号分别加至 电路特点:两个输入信号分别加至 运放反相和同相输入端 分析: 分析: 利用叠加定理解题: 利用叠加定理解题: 令uI2 = 0 , 则得 uO1 令uI1 = 0 , 则得
uI1 uI2 uI3 uO = −RF ( ) + + R1 R2 R3