第8章 信号的运算与处理电路解析

反馈类型：电压串联负反馈
结论：
vo
(1
R4 R3
)[vi1
R2 R1 R2
vi2
R1 ] R1 R2
2020/7/22
负反馈的基本概念
+－ +
瞬时电位变化极性
增大： +
－
减小： －
vi
第八章 信号的运算与处理电路
信息工程学院 电子技术基础课程组
模拟电子技术——电子技术基础精品课程
8 信号的运算与处理电路
8.1 概述
8.2 运算电路 8.3 模拟乘法器 8.4 集成运算放大器在信号检测中的应用
一．仪表放大器 二．电流-电压变换器和电压-电流变换器 三．电表测量电路 四．模拟阻抗变换器 五．二极管限幅电路
千欧以上），所以输入电流非常小
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运放工作在非线性区的条件： 电路开环工作或引入正反馈！
运放非线性工作区域
vo
+10V
+Vom
0
vi
-Vom
-10V
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8.2 运算电路（引入负反馈、线性运用）
一．集成运算放大器的三种输入方式
1. 反相输入方式 2. 同相输入方式 3. 差分输入方式
反馈类型：电压串联负反馈、电压并联负反馈共存
结论： 若 R4 R3
R1 R2
则有：vo
R4 R1
(v i2
vi1 )
例2.4.1(五版P35)
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叠加原理
仅vi1作用下:
vo
R4 R1
vi1
仅vi2作用下:
vo
(1
R4 R1
)v
(1
ຫໍສະໝຸດ Baidu
R4 ) R1
R3 R3 R2
vi2
综合考虑: vo vo vo
二．基本运算电路
1. 同、反相比例运算电路 2. 求和电路 3. 求差电路 4. 积分电路 5. 微分电路 6. 运算电路的传递函数
三．对数与指数运算电路
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反相比例运算电路
深度负反馈条件下， 根据虚断（ iN iP 0）：
iR iF iN vP 0
根据虚短（ vN vP ）：
深度负反馈条件下： 由“虚短”得：vP=vN； 由“虚断”得：iP=iN=0； 由反相输入端的KCL得：
特点：多个信号从集成运算放大器的反相输入端输入
反馈类型：电压并联负反馈
结论：
vo
－ （R3 R1
vi1
R3 R2
vi2
...）
例2.4.2
同相求和
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反相求和例题
例2.4. 2(第五版) 某歌唱小组有一个领唱和两个伴唱，各自的歌声分别输入三个话筒， 各话筒的内阻Rs=500Ω，接入求和电路如图2.4.5所示。 1. 求总输出电压vo的表达式； 2. 当各话筒产生的电信号为vs= vs1= vs2= vs3=10mV时，vo=2V，伴唱
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运放的线性工作区域
为了扩大运放的线性区，给运放 电路引入深度负反馈：
运放工作在线性区的分析 方法：
虚假短路（v+=v-）
Aod非常大，理想情况下趋于无穷；
运放工作在线性区时，vo是有限的：
Aod
vo vP vN
vP
vN
0
非线性工作区域
虚假断路（ii+=ii-≈0）
因为虚短，同时运放的输入电阻很大（数百
Av
vo vi
1
R2 R1
Ri Ro 0
电压跟随器
2020/7/22
电压跟随器
阻抗变换的作用 缓冲的作用
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差分比例运算电路
深度负反馈条件下： 由“虚短”得：v+=v-； 由“虚断”得：i+=i-=0； 由两输入端的KCL并运用叠加 原理得：
特点：同相和反相输入端分别加上输入信号
8.5 有源滤波器 8.6 电压比较器 8.7 集成运算放大器应用中应注意的问题
作业
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8.1 概述
一．集成运算放大器的主要应用（线性与非线性应用）
1. 运算：比例、求和、微积分、对数与指数、模拟乘法器等 2. 处理：滤波等 3. 产生：非正弦、正弦信号产生电路
二． 集成运放和理想运放 三． 运放的电压传输特性 四． 线性和非线性工作区域
支路增益Av1= Av2，领唱支路增益Av3= 2Av1，求各支路增益； 3. 选择电阻R1、R2、 R3、 R4的阻值（要求阻值小于100kΩ）
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同相求和（加法）运算电路
深度负反馈条件下： 由“虚短”得：vP=vN； 由“虚断”得：iP=iN=0； 由同相输入端的KCL得：
特点：多个信号从集成运算放大器的同相输入端输入
vN vP 0
特点：信号从集成运算放大器的反相输入端输入
反馈类型：电压并联负反馈
结论：
Av
vo vi
R2 R1
Ri R1
R2 R1时为反相器
Ro 0
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同相比例运算电路
深度负反馈条件下有虚短和虚断的概念
特点：信号从集成运算放大器的同相输入端输入
反馈类型：电压串联负反馈
结论：
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集成运放和理想运放1
1、特点: 利用集成工艺将相对独立的电子系统制作在一小块单晶 硅芯片上。
2、内部结构 输入级：利用差分电路的对称性提高电路的性能 中间放大级：由一级或多级放大电路构成，提高增益。 输出级：功率放大电路，为负载提供一定功率。
3、代表符号和外部特性：
a. 符号： vN
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运放的电压传输特性
设：电源电压±VCC=±10V。运放的Aod=104 vO
++1100VV ++VVoomm
│ vi│=│vP-vN│≤1mV时，运放处于
-1mV 0 +1mV
vi
线性区。
Aod越大，线性区越小， 当Aod→∞时，线性区→0
--VVoomm
-1-01V0V
非线性区 线性区 非线性区
vo
R4 R1
vi1
(1
R4 R1
)
R3 R3 R2
vi2
若 R4 R3 R1 R2
则有：vo
R4 R1
(vi2
vi1 )
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求差电路例题
例2.4.1(第五版) 高输入电阻的差分放大电路如图所示,求输出电压vo2的表达式, 并说明该电路的特点.
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反相求和（加法）运算电路
vP
vN
vo
vP
vo
国际通用
国标
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集成运放和理想运放2
b. 外部特性 • 双电源或单电源供电 • 同、反相输入端，对差分信号进行放大 • 开环电压增益很大 • 等效输入电阻大，等效输出电阻小 • 输出最大值受电源电压限制（有正负饱和极限值）
c. 理想运放的工作特性 • 开环电压放大倍数Aod和共模抑制比KCMR：∞ • 差模输入电阻Rid=∞；输出电阻Ro=0 • BW=∞ • 失调量为零等…