吉林大学物理学院电子线路PPT(梁明理 邓仁清)第五章

)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 ) Rf R3 Rf
uO
Rf
(uI1 R1
uI2 R2
uI3 ) R3
二. 减法电路
设 R1∥ R2∥ Rf＝ R3∥ R4 ∥ R5
指从N（－）或P（＋）端到地
vS2 vS1
R1
之间的直流电阻。
RN
–
Rp +
vO
R3
Rf
vI
R1
vN -
vP
A +
vO
R2
T 型反馈网络反相比例运算电路
uM
R2 R1
uI
i2
i1
uI R1
uO uM (i2 i3 )R4
i3
uM R3
uM
R2 R1
uI
i2
i1
uI R1
uO uM (i2 i3 )R4
i3
uM R3
uO
R2 R4 R1
(1
R2
∥ R3
R4
)
uI
2.同相比例运算电路
利用虚短和虚断得
vN vP vI
0 vN vN vO
R1
Rf
电压串联负反馈
vO
(1
Rf R1
)vI
输出与输入同相 vO vI
电压跟随器
3、差分输入放大器
设 R1∥ R2∥ Rf＝ R3∥ R4 ∥ R5
uO
Rf
(uI3 R3
uI4 R4
uI1 R1
uI2 ) R2
uO
Rf R
(uI2
uI1)
R2
Rf
5.2信号运算电路 vS2
iI
一. 加法电路(反相)
vS1 R1
– N
+
vO
P
vN vP 0
Rp
vS1 - vN vS2 - vN vN - vO
R1
R2
Rf
- vO
Rf R1
vS1
Rf R2
duI dt
uO iR R
uO
RC
duI dt
限制输出 电压幅值
为了克服集成运放 的阻塞现象和自激振荡， 实用电路应采取措施。
限制输 入电流
滞后补偿
5.5 有源滤波器
1. 基本概念
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 用频率信号的电子装置。
滤波电路传递函数定义
A(s) Vo (s) Vi (s)
vS2 若 R1 R2 Rf 则有 特点：比例系数调节方便。
- vO vS1 vS2
（加法运算）
输出再接一级反相电路 可得 vO vS1 vS2
R2
Rf
vS2
iI
R
vS1 R1
– N
vO1
–
vO
+
R
P
+
5.2信号运算电路 一. 加法电路(反相)
方法一：节点电流法
uN uP 0
iF
iR1
5.5 有源滤波器
5.1.1、基本概念及定义
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1. 分类——按幅频特性分
Au
低通（LPF）用于工作信号为低频（或直 流），并且需要削弱高次谐波或频率较高
通
阻 ω 的干扰和噪声等场合——整流后滤波。
Au 阻通
高通（HPF）用于信号处于高频，并且 需要削弱低频的场合——阻容放大器的 ω 耦合。
得
即 vI 0
根 据 “ 虚 断 ” ， iI 0
得 因此
i2
i1
vS R
电容器被充电，其充电电流为 i2
设电容器C的初始电压为零，则
1
vI vO C
1 i2dt C
vS dt R
1
vO RC vSdt
式中，负号表示vO与vS在相位上是相反的。
（积分运算）
微分运算电路
iR
iC
C
R1
vN -
vP
A +
vO
R2
电压并联负反馈
即电路处于深度负反馈条件下，虚短和虚断成立。
利用虚短和虚断得
vN vP 0
vI vN vN vO
R1
Rf
vO
Rf R1
vI
• 运算放大器输入端无共模信号
• 运算电路输入电阻较小
输出与输入反相
平衡电阻 RN与RP
R2
Rf
RN、RP：令vi和vo为零，分别
vI (t)
滤波电路
s j 时，有 A(j ) A(j ) ej( ) A(j ) ( )
vO (t )
其中 A(j ) —— 模，幅频响应 () —— 相位角，相频响应
2. 分类
1.按所处理信号分 模拟和数字滤波器
2.按所用元件分 无源和有源滤波器
3.按滤波特性分 低通（LPF） 高通（HPF） 带通（BPF） 带阻（BEF） 全通（APF）
uI1单独作用：
uO1
(1
Rf R
)
R2 ∥ R3 ∥ R4 R1 R2 ∥ R3 ∥ R4
uI1
物理意义清楚，运算麻烦。
i1 i2 i3 i4
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
第一级反相比例
vO1
Rf 1 R1
vS1
第二级反相加法
vO
Rf 2 R2
vS2
Rf 2 R2
vO1
即
vO
Rf 2 R2
Rf 1 R1
vS1
Rf 2 R2
vS2
当 Rf1 R1 ，Rf 2 R2 时
得 vO vS1 vS2
（减法运算）
5.2.2. 积分和微分电路
根据“虚短”， vN vP 0
第五章 信号运算电路
• 比例运算电路 • 加法电路 • 减法电路 • 积分电路 • 微分电路
5.1.1理想运放的特性
1、开环电压增益 Aod=∞ 2、差模输入电阻 rid=∞ 3、输出电阻 r0=0 4、共模抑制比 KCMR=∞ 5、输入失调电压、输入失调电流以及它们的漂移均为 零
二、两条重要的法则
1、 理想运放的两输入端之间的电压差为零——两 输入端短路
Ui
UO Aod
Uo
0
2、 理想运放的两输入端不取电流——两输入端之间开路
∵Ui=0， 而 ri=∞
∴
Ii
Ui ri
0
Rf
1.反相比例运算电路
vI
由第4章可知，电路为负反
馈电路。 由于运放的增益一 般有 A 105 ，所以 1 A F 1 。
iR2
iR3
uI1 R1
uI2 R2
uI3 R3
uO
iFRf
Rf
(
uI1 R1
uI2 R2
uI3 ) R3
方法二：利用叠加原理 首先求解每个信号单独作用时的输出电压，然后将所有 结果相加，即得到所有信号同时作用时的输出电压。
uO
Rf R1
uI1
Rf R2
uI2
Rf R3
uI3
同相求和 设 R1∥ R2∥ R3∥ R4＝ R∥ Rf
uO
Rf
(uI3 R3
uI4 R4
uI1 R1
uI2 ) R2
uO
Rf R
(uI2
uI1)
二. 减法电路
利用反相信号求和以实现减法运算
反相加法 vO a 2vS2 a1v O1
反相比例 vO1 a0vS1
即 vO a0 a1vS1 a2vS2
二. 减法电路
利用反相信号求和以实现减法运算