西安交通大学赵进全模拟电子技术基础第6-7章

上页
下页
返回
模拟电子技术基础
练 习 题
[例1] 用理想集成运算放大器实现下列运算关系，并画 出电路图。要求所用的运算放大器为三个，元件的取值 范围为： 1 kW ≤ R≤1 MW
[解] 根据题意，将要求实现下列运算关系变形为
那么式
可以用积分器来实现。
上页 下页 返回
模拟电子技术基础
式 可以用反相输入的加法器来实现。
3．运放的偏置和失调的影响
偏置 和 失调 对 运放的影响图
A
+
上页
下页
返回
模拟电子技术基础
A
+
(1) 仅考虑反相输入端
的影响
上页
下页
返回
模拟电子技术基础
A
+
(2) 仅考虑同相输入端
和
的影响
上页
下页
返回
模拟电子技术基础
A
+
(3) 仅考虑失调电压
的影响
上页
下页
返回
模拟电子技术基础
A
+
根据叠加原理，以上三种情况的共同影响为
返回
模拟电子技术基础
3. 除法运算电路
由图可知
K
+
A
故
上页
下页
返回
模拟电子技术基础
4. 调制与解调 幅度调制原理框图
K
带 通 滤波器
音频信号
载波信号
上页 下页 返回
模拟电子技术基础
K
带 通 滤波器
滤除单边带信号 输出信号
上页
下页
返回
模拟电子技术基础
幅度解调原理框图
K
载波信号 调幅信号
低 通 滤波器
+
A
同相比例
反相比例
等效
b1 b2
+
A
+
b1 b2
+
A
上页
下页
返回
模拟电子技术基础
b1 b2
+
A
b1 b2
+
A
上页
下页
返回
模拟电子技术基础
如果
则
如果 则
上页 返回
下页
模拟电子技术基础
6.1.3
积分运算
R i
+
C –
由图可知
+
其中
A
故
上页 下页 返回
模拟电子技术基础
输入阶跃电压
O
t
输出电压
O
t
O
t
输出电压
O
t
上页
下页
返回
模拟电子技术基础
6.2
6.2.1 对数运算 由图可知
对数和反对数运算电路
T
–
+
–
R
A
+
当uI<0时
故
上页
T选用PNP型
下页 返回
模拟电子技术基础
6.2.2
反对数运算
T
b1 b2
R来自百度文库
由图可知
A
+
故
上页
下页
返回
模拟电子技术基础
6.3
模拟乘法器及其应用
乘法器符号 K
实现的功能
上页 下页 返回
模拟电子技术基础
6.3.1 由
乘法器的工作原理
1．对数乘法器
式中
由此可知，可利用对数电路、加法电路和反对数电 路实现的乘法运算功能。
上页 下页 返回
模拟电子技术基础
原理框图
对数运算 加法 运算 反对数运算
对数运算
上页
下页
返回
模拟电子技术基础
T1 R1
对数乘法运算电路
– +
A1 R3 T2 R4 R5 R6
– +
R2
A3
T4
–
+
– +
A4
A2
上页
下页
返回
模拟电子技术基础
2. 变跨导式乘法器
T1
+ T
2
+ _
+
A
+
R
T4
_
T3
上页
下页
返回
模拟电子技术基础
在图示电路中
T1
+ _ T
2
因为
+
+
R
T4
_
T3
上页
下页
返回
模拟电子技术基础
则
T1
+ T
2
+ _
因T3、T4构成电流镜
+
R
T4
当
时
_
T3
上页
下页
返回
音频信号
载波信号 调幅信号
上页 下页 返回
模拟电子技术基础
K 载波信号 调幅信号
低 通 滤波器
音频信号
滤除高频信号
输出信号信号
上页 下页 返回
模拟电子技术基础
6.4
6.4.1
类
集成运算放大器使用中的几个问题
选型
型 特
集成运放及其特性简表
点 应 用 场 合
通用型
低功耗型 高精度型 专 型 用 高输入阻 型 抗型 高速宽带 型 高压型
模拟电子技术基础
故 输出电压的相对误差
上页
下页
返回
模拟电子技术基础
2．
及
为有限值的影响
在图示电路中，由于
b1
b2
A
另一方面，由叠加原理得
上页
下页
返回
模拟电子技术基础
由此得实际的输出电压
b1
b2
A
而理想运放的输出电压为
上页
下页
返回
模拟电子技术基础
故 输出电压的相对误差
上页
下页
返回
模拟电子技术基础
种类多，价格便宜
功耗低 测量精度高、零漂小 Rid对被测信号影响小 带宽高、转换速率高 电源电压48～300V
一般测量、运算电路
遥感、遥测电路 毫伏级或更低微弱 信号测量 生物医电信号提取、 放大 视频放大或高频振 荡电路 高输出电压和大输 出功率
上页
下页
返回
模拟电子技术基础
6.4.2
调零
常用的调零电路
模拟电子技术基础
6
集成运放组成的运算电路 6.1 基本运算电路
电压并联负反馈
6.1.1 加法运算 1．反相输入加法电路 运放工作于线性状态
由两个分析依据
“虚短”
“虚断”
上页
b1
– +
A
b2
下页
返回
模拟电子技术基础
得 其中
b1 b2
– +
A
故有
上页
下页
返回
模拟电子技术基础
2．同相输入加法电路
运放工作于线性状态 根据两个分析依据 由图可知
最后，在用一级反相器，即可实现运算
电压串联负反馈 “虚短”
“虚断”
b1 b2
+
A
其中 故
上页 下页 返回
模拟电子技术基础
同相端电压
b1 b2
+
A
式中
上页
下页
返回
模拟电子技术基础
6.1.2
减法运算 电压负反馈
运放工作于线性状态
根据叠加原理
b1 b2
+
A
分解
反相比例器 同相比例器
上页 下页 返回
减法运算器
模拟电子技术基础
b1 b2
6.4.5
运算电路的误差分析
运放低频等效电路
（ ）
rid
（+）
－ ＋－ ＋
上页
下页
返回
模拟电子技术基础
1. 共模抑制比KCMR为有限值的影响
图示电路中
b1 b2
A
等效共模输入电压
等效差模输入电压
上页
下页
返回
模拟电子技术基础
输出电压
代入uIc、uId 得
b1 b2
A
而理想运放的输出电压为
上页 下页 返回
模拟电子技术基础
由以上各式得
+ _ T
2
T1
+
式中
+
R
T4
_
T3
上页
下页
返回
模拟电子技术基础
T1
+ T
2
+ _
+
A
接入差分比 例电路
+
R
T4
_
T3
上页
下页
返回
模拟电子技术基础
6.3.2
乘法器应用电路
1. 平方运算电路 K
上页
下页
返回
模拟电子技术基础
2． 开平方运算电路
由图可知
K
+
A
故
上页
下页
2
7 5 4
6
LM 324
3
1
带调零引出端
无调零端
上页 下页 返回
模拟电子技术基础
6.4.3
消振 自激振荡的原因
运放的增益高 存在寄生电容
消振的措施：
加入消振电容 保护电路
6.4.4
保护
R
b1
1．输入保护
A
b2
+ 上页 下页 返回
模拟电子技术基础
2.
输出保护
保护电路
+
A
上页
下页
返回
模拟电子技术基础
随时间线 性下降 运放的最大输出电压
上页 下页
输出饱和
返回
模拟电子技术基础
输入电压
O
t
输出电压
O
t
上页
下页
返回
模拟电子技术基础
6.1.4
微分运算
C + –
iF
R
由图可知
其中
+
A
故
上页 下页 返回
模拟电子技术基础
微分电路的阶跃响应
输入信号
U
O
t
O
t
输出信号
上页 下页 返回
模拟电子技术基础
T
输入电压