电路与电子学9信号运算处理及波形发生电路
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因A1和A2 都是反 相输入的，因此可确 定输入信号
和输出信号之间的极性。该电路相当同相比例运算电路，
所以
Auu
1 F
1
R5 R6
ppt课件
9-19
例2：三运放电路
ui1 + A1
_
ui
_
ui2
A2
+
uo1
R
R1
a
RW
b
R
R1
uo2
ppt课件
R2
_
A
uo
+
R2
9-20
ui1
+
_A
_
ui2
A
+
uo1
ppt课件
9-11
(三)、减法电路
R2
u u
uo u u ui1
R2
R1
ui1
_
uo
ui2 R1
A
+
ui2 u u
R3
R4
R3 R4
uoui2R3R 4R4R1R 1R2ui1R R1 2
当 R1 R3 时： R2 R4
uo
R2 R1
(ui2
ui1)
ppt课件
9-12
ui1 ui2 R1
R3
R2
ppt课件
9-14
三、积分与微分运算电路
(一) 积分运算电路
iF C
u i1 R _ i
uo
A
+
R2
应用举例：
i1
ui R
iF
Cd(u uo) dt
uo
1 RC
uidt
ui
U
0
t
输入方波，输出是三角波。 uo
UC(0+）
Uo(R UC )TKT
0
t
ppt课件
9-15
iF C
i1 R _
ui
A
+
R2
_
u i1
R21
A
+
ui2
R22
u0
(1
RF R1
)u
+ uo
_
u+ ~ ui1 、ui2？
u R22 ui1 R21 ui2 R2 1R22 R2 1R22
所以： u (1 R F )(R 12u i1 R 11u i2 )
R 1 R 1 1 R 12 R 1 1 R 12
注意:同相求和电路的两个输入信号的放 大倍数互相影响，不能单独调整。
R1 ui
A
+
Rb
u-= u+= ui
uo
uo ui ui
Rf
R1
uo (1 Rf )ui R1
共模电压： uc = u i 没有虚地。
ppt课件
9-8
Rf
uo (1 Rf )ui
_
uo
R1
R1
A
ui
+
Rb
_
uo
R1
A
uu 当 Rf=0 时: o i ui
Rb
+
uouuui
_
A
uo *电压跟随电路
第九章 信号运算、处理及波形发生电路
§9.1 §9.2 §9.3 §9.4
运算电路 电压、电流变换电路 有源滤波电路 电压比较器
*§9.5 采样-保持电路
§9.5 正弦波振荡电路
§9.6 非正弦波发生电路
ppt课件
9-1
运放电路的特点
ui=u+-u-
+
_ A0
uo
uo
+UOM
AO
ui
uim
u im
ro 0
放大倍数与负载无关，当有几 级运放时可以分级分析。
ppt课件
9-3
§9.1 运算电路
在运放的线性应用中，运放的输出与输入之间 加了负反馈，使运放工作于线性状态。
+
ui
A0
-
运放线性运用
uo
信号的放大、运算 有源滤波电路 恒压源、恒流源电路
由于运放的开环放大倍数很大，输入电阻高，输出电 阻小，在分析时常将其理想化，称其所谓的理想运放。
uo
uo
1 t RC0
Udt
Uo(R UC )TKT
UomR1CUT M
TM
RCUom U
ppt课件
2、如果积分器从某一时 刻输入一直流电压，输出 将反向积分，经过一定的 时间后输出饱和。
ui
U
0
uo
TM
0
-Uom
t
积分时限
t
9-16
(二) 微分运算电路
iF R
i1 C
ui
_
A
uo
+
R2
uo
RCdui dt
uo
R2 R1
(uo2
uo1)
uo
R2 R1
2RR WRW(ui2ui1)
ppt课件
9-22
ui1
+ _
A
_
ui2
A
+
uo1
R
R1
a
Rw
b
R
R1
uo2
R2
_
A
uo
+
R2
u o
R R1 22RR W RW(ui2ui1)
_
A
+
虚短路
R4
uo
差动式放大器放大了 两个信号的差，但是它的 输入电阻不高
Ri = （R1 + R3 ）
ppt课件
9-13
以上电路的比较归纳：
ii ui
R1
R2
_
A
+
RP
R2
_
uo
R1
A
ui
+
RP
★它们都引入电压负反馈，因此输出电阻都比较小 。
★ 关于输入电阻：反相输入的输入电阻小，同相输 入的输入电阻高。 ★ 同相输入的共模电压高，反相输入的共模电压小。
ppt课件
9-4
一、比例电路
(一)、 反相比例电路
i2
Rf
i1
ui
_
R1
A
+
Rb 虚地
u u 0 虚短路
i 1 = i 2 虚开路
ui u ui uo
R1
R1 Rf
uo
Au u0 Rf
ui
R1
ppt课件
9-5
ii ui
R1
Rb
Rf
_
A
+
电路的输入电阻：
uo
R i = u i / i i=R1
输出电阻很小！
R o =0
平衡电阻，使输入端对地 的静态电阻相等,以消除 偏置电流的影响。
R2=R1// Rf
ppt课件
9-6
Rf 共模电压：
ui
_
R1
A
+
uo
ucuu0
Rb
反相输入 电路的特点
wenku.baidu.com
1、输入电阻小。 2、共模电压为0 3、同向端“虚地”。
ppt课件
9-7
(二)、 同相比例电路 Rf
_
u-= u+= 0
iF
uo R
i1
C
du dt
i
i1 iF
ppt课件
9-17
iF R
i1 C
ui
_
A
+
R2
uo
uo
RCdui dt
ui
若输入： ui sint
0
t
则： uoR Ccots
uo
RC sin t(90)
0
t
ppt课件
9-18
例1：求电路的电压放大倍数。
索引
解:在求电压放大倍数 表达式时，可以把A1 和A2看成一个运算放 大器，见图中棕色线 框。
ui
+ 在电路中作用与分离元件的射极输出器相
同，但是电压跟随性能好。
ppt课件
9-9
二、加减运算电路
（一）、反相加法电路
R2
ui2
i12 ui1
R1
i11
iF
Rf
_
A
+
Rb
u u0
i11i12iF
uo
u0
(Rf R1
ui1R R2f
ui2)
ppt课件
9-10
（二）、同相加法电路
R1
RF
u+ = ui1 则电压放大倍数为：
转移特性: uo与ui的关系
ui uim 时：运放工作 在线性区。
ui uim 时：运放工作 在非线性区。
-UOM
Ao越大，运放的线性 范围越小。一般情况加 负反馈才能使其工作于 线性区。
ppt课件
9-2
理想运放的条件：
+
ui
A0
-
uo
A0
uoA 0uiA 0(uu) uu 虚短路
ri
Ii 0 虚开路
R
a
RW
b
R
uo2
uo2 uo1
2RRW RW
(ui2
ui1)
ua ui1 ub ui2
uo1uo2 ua ub 2RRW RW
ui1 ui2 RW
ppt课件
9-21
ui1
+ _
A
_
ui2
A
+
uo1 uo1
R
R1
a
RW
b
R
uo2 uo2
R1
R2
_
A
uo
+
R2
uo2 uo1 2RRWRW(ui2 ui1)
和输出信号之间的极性。该电路相当同相比例运算电路，
所以
Auu
1 F
1
R5 R6
ppt课件
9-19
例2：三运放电路
ui1 + A1
_
ui
_
ui2
A2
+
uo1
R
R1
a
RW
b
R
R1
uo2
ppt课件
R2
_
A
uo
+
R2
9-20
ui1
+
_A
_
ui2
A
+
uo1
ppt课件
9-11
(三)、减法电路
R2
u u
uo u u ui1
R2
R1
ui1
_
uo
ui2 R1
A
+
ui2 u u
R3
R4
R3 R4
uoui2R3R 4R4R1R 1R2ui1R R1 2
当 R1 R3 时： R2 R4
uo
R2 R1
(ui2
ui1)
ppt课件
9-12
ui1 ui2 R1
R3
R2
ppt课件
9-14
三、积分与微分运算电路
(一) 积分运算电路
iF C
u i1 R _ i
uo
A
+
R2
应用举例：
i1
ui R
iF
Cd(u uo) dt
uo
1 RC
uidt
ui
U
0
t
输入方波，输出是三角波。 uo
UC(0+）
Uo(R UC )TKT
0
t
ppt课件
9-15
iF C
i1 R _
ui
A
+
R2
_
u i1
R21
A
+
ui2
R22
u0
(1
RF R1
)u
+ uo
_
u+ ~ ui1 、ui2？
u R22 ui1 R21 ui2 R2 1R22 R2 1R22
所以： u (1 R F )(R 12u i1 R 11u i2 )
R 1 R 1 1 R 12 R 1 1 R 12
注意:同相求和电路的两个输入信号的放 大倍数互相影响，不能单独调整。
R1 ui
A
+
Rb
u-= u+= ui
uo
uo ui ui
Rf
R1
uo (1 Rf )ui R1
共模电压： uc = u i 没有虚地。
ppt课件
9-8
Rf
uo (1 Rf )ui
_
uo
R1
R1
A
ui
+
Rb
_
uo
R1
A
uu 当 Rf=0 时: o i ui
Rb
+
uouuui
_
A
uo *电压跟随电路
第九章 信号运算、处理及波形发生电路
§9.1 §9.2 §9.3 §9.4
运算电路 电压、电流变换电路 有源滤波电路 电压比较器
*§9.5 采样-保持电路
§9.5 正弦波振荡电路
§9.6 非正弦波发生电路
ppt课件
9-1
运放电路的特点
ui=u+-u-
+
_ A0
uo
uo
+UOM
AO
ui
uim
u im
ro 0
放大倍数与负载无关，当有几 级运放时可以分级分析。
ppt课件
9-3
§9.1 运算电路
在运放的线性应用中，运放的输出与输入之间 加了负反馈，使运放工作于线性状态。
+
ui
A0
-
运放线性运用
uo
信号的放大、运算 有源滤波电路 恒压源、恒流源电路
由于运放的开环放大倍数很大，输入电阻高，输出电 阻小，在分析时常将其理想化，称其所谓的理想运放。
uo
uo
1 t RC0
Udt
Uo(R UC )TKT
UomR1CUT M
TM
RCUom U
ppt课件
2、如果积分器从某一时 刻输入一直流电压，输出 将反向积分，经过一定的 时间后输出饱和。
ui
U
0
uo
TM
0
-Uom
t
积分时限
t
9-16
(二) 微分运算电路
iF R
i1 C
ui
_
A
uo
+
R2
uo
RCdui dt
uo
R2 R1
(uo2
uo1)
uo
R2 R1
2RR WRW(ui2ui1)
ppt课件
9-22
ui1
+ _
A
_
ui2
A
+
uo1
R
R1
a
Rw
b
R
R1
uo2
R2
_
A
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+
R2
u o
R R1 22RR W RW(ui2ui1)
_
A
+
虚短路
R4
uo
差动式放大器放大了 两个信号的差，但是它的 输入电阻不高
Ri = （R1 + R3 ）
ppt课件
9-13
以上电路的比较归纳：
ii ui
R1
R2
_
A
+
RP
R2
_
uo
R1
A
ui
+
RP
★它们都引入电压负反馈，因此输出电阻都比较小 。
★ 关于输入电阻：反相输入的输入电阻小，同相输 入的输入电阻高。 ★ 同相输入的共模电压高，反相输入的共模电压小。
ppt课件
9-4
一、比例电路
(一)、 反相比例电路
i2
Rf
i1
ui
_
R1
A
+
Rb 虚地
u u 0 虚短路
i 1 = i 2 虚开路
ui u ui uo
R1
R1 Rf
uo
Au u0 Rf
ui
R1
ppt课件
9-5
ii ui
R1
Rb
Rf
_
A
+
电路的输入电阻：
uo
R i = u i / i i=R1
输出电阻很小！
R o =0
平衡电阻，使输入端对地 的静态电阻相等,以消除 偏置电流的影响。
R2=R1// Rf
ppt课件
9-6
Rf 共模电压：
ui
_
R1
A
+
uo
ucuu0
Rb
反相输入 电路的特点
wenku.baidu.com
1、输入电阻小。 2、共模电压为0 3、同向端“虚地”。
ppt课件
9-7
(二)、 同相比例电路 Rf
_
u-= u+= 0
iF
uo R
i1
C
du dt
i
i1 iF
ppt课件
9-17
iF R
i1 C
ui
_
A
+
R2
uo
uo
RCdui dt
ui
若输入： ui sint
0
t
则： uoR Ccots
uo
RC sin t(90)
0
t
ppt课件
9-18
例1：求电路的电压放大倍数。
索引
解:在求电压放大倍数 表达式时，可以把A1 和A2看成一个运算放 大器，见图中棕色线 框。
ui
+ 在电路中作用与分离元件的射极输出器相
同，但是电压跟随性能好。
ppt课件
9-9
二、加减运算电路
（一）、反相加法电路
R2
ui2
i12 ui1
R1
i11
iF
Rf
_
A
+
Rb
u u0
i11i12iF
uo
u0
(Rf R1
ui1R R2f
ui2)
ppt课件
9-10
（二）、同相加法电路
R1
RF
u+ = ui1 则电压放大倍数为：
转移特性: uo与ui的关系
ui uim 时：运放工作 在线性区。
ui uim 时：运放工作 在非线性区。
-UOM
Ao越大，运放的线性 范围越小。一般情况加 负反馈才能使其工作于 线性区。
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9-2
理想运放的条件：
+
ui
A0
-
uo
A0
uoA 0uiA 0(uu) uu 虚短路
ri
Ii 0 虚开路
R
a
RW
b
R
uo2
uo2 uo1
2RRW RW
(ui2
ui1)
ua ui1 ub ui2
uo1uo2 ua ub 2RRW RW
ui1 ui2 RW
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9-21
ui1
+ _
A
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ui2
A
+
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R
R1
a
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b
R
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R1
R2
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A
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+
R2
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