运放滤波器126页PPT

1. 电子信息系统的组成
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。
信号是信息的载体，电信号是以电压或电流等电量携 带信息的。客观世界许多物理量，都可以通过一定的传感 器转换成电信号，如声电转换器（麦克）、温度传感器、 光电转换器（摄像头）、位置传感器等等。
uo UOM
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，
O
u+- u-
所以输出电压只有两种可能：
-U O M
uo U -UOOMM
u u u u
因ri为 d ,所以 ii， 0
小结 本讲主要介绍了以下基本内容： ➢ 理想集成运放的特点：“虚短”、“虚断”的概 念。 ➢ 基本运算电路：比例、加减、积分、微分。 ➢ 有源滤波电路：一阶LPF；二阶LPF、 HPF、 BPF、BEF。
HPF (High Pass Filter )
Au Aup
滤波器：是一种能使 有用频率信号通过而同时 抑制或衰减无用频率信号 得电子装置。
Au Aup
O
fp
f
LPF 的频率特性
O
fp
f
HPF 的频率特性
• 带通滤波器（BPF）
过A渡u 带越窄，频率特 性Aup越B陡an峭d P，as越s F接ilt近er 理想 滤波器阻带的特通性带，阻电带路的 选择O 性越f好p1 ，滤f p2波特f性 越好。BPF 的频率特性
（2）理想集成运放工作于线性区
u+ i+ +
uo
A
理想运放工作于线性区：uoAod (uu) u- i- -
而 A od ,u o 为有 ,所 限 (u 以 u 值 ) ， 0 ,
故uu
“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。
因 r i d 为 ,u i u u 为有 ,所i限 以 i 0 值 ，
uO
电压
跟随器
uO Rf
-
uI
R’
A +
uO
2.加减运算电路
R1 iI1 uI1
iF
Rf
（1）求和运算电路
R2 uI2
uN -
•反相求和运算电路
uO
Rf
uI1 R1
uI 2 R2
uI 3 R3
uI3
iI2 iI R3 iI3 R4
iN
A +
uP
uO
Rf R
(uI1
uI2
uI3)
R iR iF Rf
( R1 R2 R3 R)
•同相求和运算电路
uO
Rf
uI1 R1
uI2 R2
uI3 R3
Baidu Nhomakorabea
Rf R
(uI1
uI2
uI3)
R1 iI1 uI1
uN -
uI2 uI3
R2 iI2
iN
A +
uP
R4
uO
( R // Rf R1 // R 2 // R 3 // R4 )
R3 iI3
（2）加减运算电路
R1 uI1
R2 uI2
uI3
R3
R4
Rf
A
+
uO
Rf
uI1 R1
uI 2 R2
Rf
uI 3 R3
Rf ( uI 3 uI 2 uI1 )
R R3 R2 R1
uO
( R1//R2 //Rf R3//R4 )
（提示：用叠加原理）
R1
uI1 R2
Rf1 -
A1 +
R3
uO1 uI2 R4
Rf2 -
“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。
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 u + i+
端只要加一个非无穷小的电压，其
输出就会超出其线性工作区，因此， u -
i-
+
A
-
uo
只有电路引入负反馈，才能使其工
作于线性区。
反馈网络
（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
内容简介
本章主要讲述理想集成运放的特点、基本运 算电路和有源滤波电路等。重点掌握理想集成运 放的特点及“虚短”、“虚断”的概念，并能应 用这两个基本概念分析基本运算电路和有源滤波 电路；掌握理想集成运放的线性应用和非线性应 用条件；理解LPF、 BPF、 HPF、 BEF的工作原 理及主要性能；能根据需要合理选择运算电路和 滤波电路 ；了解干扰和噪声的来源及抑制方法。
1. 比例运算电路
（1）反相比例运算电路
iF
Rf
电路处于深度负反馈条
件下，虚短和虚断成立。 uI
R1
uN
-
uNuP 0
iI
iN
A +
uO
uI uN uN uO
R1
Rf
uP R2
uO
Rf R1
uI
ri
uI iI
R1
rof
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R2为uI=0时反相输入端的等效 电阻： R2= R1// Rf 。
A1 +
（解答：P321）
uO
3.积分运算电路
iC
C
uI
R
uN
-
iR
iN
A +
uP R’
1
uO
RC
uIdt
仿真
4.微分运算电路
iC
C
uI
R
uN
-
uO
iR
iN
A +
uO
uP R’
uO
RCduI dt
仿真
1. 滤波电路的基础知识
（1）滤波电路的种类
LPF(Low Pass Filter) HPF(high Pass Filter) BPF(Band Pass Filter) BEF(Band Embarrass Filter) APF(All Pass Filter) LPF (Low Pass Filter)
（通2）带实电际压滤增波益器的幅频特性
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
石英预制 棒生产过 程中的控 制系统
思考题：
以温度控制 系统为例， 说明其各组 成部分及其 作用。
2. 理想集成运放的特点和工作特性
思考题：如何提高图示电路的
输入电阻？会带来什么问题？
• T型网络反相比例运算电路 （2）同相比例运算电路
R2 M R4
uI
i2 R1
uN
R3
i3
-
i1
iN
A +
uP
R2
i4
uO uI
uOR2R 1R41R2R /3/R4uI
uI
uO
1
Rf R
uI
iF R iR R’
A
+
Rf
uN -
iN A +
uP
（1）理想集成运放的性能指标
开环差模增益：Aod; 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 ;
失调电压、电流及其温漂：均为0。 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。