信号的运算与处理.

iR
uO R
uO
uO
RC
duI dt
若输入：uI sin t
uI
则：uO RC cost RCsin(t 90 )
0 uO
t
0
t
5、积分运算
iC C
uI iR R
-
A +
R
微分电路中 的电容和电 阻交换位置
iR
uI R
iC
C
duO dt
uO
uO
1 RC
uI dt
ui
应用举例：
0
t
输入方波，
uI1 R1
Rf1
R3 R1 // R2 // Rf 1, R6 R4 // R5 // Rf 2
-
uI2 R2
A +
R3
uO1 R4 uI3 R5
uO1
R
f
1
(
uI1 R1
uI 2 R2
)
Rf2
A +
R6
uO Next
uO
R
f
2
(
uo1 R4
uI3 ) R5
R
f
2
Rf1 R4
(uI1 R1
3、加减运算电路
uI1 R1
Rf
uI2 R2 uI3 R3
_
A
+
利用叠加原理求解
i1
if
uO i2
uI4 R4
R5
i
if
R1 // R2 // Rf R3 // R4 // R5 RP
R R1 // R2
uO uO1 uO2
i3
i5
i4
反相求和运算
虚短 uN uP
虚断 iN= iP = 0
求uO?
虚短 uN uP
虚断 iN= iP = 0
uN uP 0
iR= iF
0 uO uI 0
Rf
R
uO
Rf R
uI
2、同相比例运算电路
iF Rf
iR
iN _
uI
R
iP A
+
RP
求uO?
虚短 uN uP
虚断 iN= iP = 0
uO
uN uP uI
iR= iF
uO uI uI
ro 0 放大倍数与负载无关。
+UOM uo
应用
信号运算 有源滤波
理想特性
O
电路特征： ui 引入负反馈
线性区
–UOM
(2) 非线性区：uo UOM
iP iN 0 虚断
ui 0
不虚短
电路特征： ✓引入正反馈 ✓无反馈（开环）
应用
信号发生 比较器
+UOM uo
理想特性
ui
O
饱和区
–UOM
1、反相比例运算电路
0.707 Aup
通
过 渡阻
带
带
带f
0
fp 截止频率
uP uN 0
i1 i2 i f
i1
if
i2
uI1 uI 2 uO1
R1 R2
Rf
RP R1 // R2 // Rf
uO1
( Rf R1
uI1
Rf R2
uI2)
同相求和运算
虚短 uN uP
虚断 iN= iP = 0
i
if
i if
i3 i4 i5
i3
i5
i4
uN uN uO2
uO uN uP uI
电压串联负反馈，输入电阻大，输出电阻小，作 用与射极输出器相同，但是电压跟随性能好得多。
加减运算电路的特例
uI1 R
uI2 R
Rf
_
A
+ Rf
uN uP
uI1 uN uN uO
R
Rf
uO uI 2 uP uP
R
Rf
解出：
uO
Rf R
(uI 2
uI1)
双运放的加减运算电路
uN iN uP iP
_
A +
uo
2. 电压传输特性 uo= f (ui) +UOM uo
理想特性 实际特性
线性区
ui
O
饱和区
–UOM
(1) 线性区：uo Aod (uP uN ) (uo是有限值 )
Aod ri
uP uN 虚短
iP iN 0 虚断
uN iN uP iP
_
A +
uo
(
ui1 R1
ui2 R2
ui3 ) R3
RF 240k
R1 24k R2 30k R3 12k R4 80k
7.3 有源滤波电路
7.3.1 滤波电路的基础知识
Au
低通
Au
高通
理想 滤波 电路 幅频 特性
通带 阻带
f
fp
Au
带通
f fp1 fp1
f
fp
Au
带阻
f fp1 fp1
Au
Aup
解: (1) 画电路。
系数为负的信
ui3
R3
RF
号从反相端输 入，系数为正 的信号从同相
_
ui2
R2
A
+
uo
端输入。
ui1
R1
R4
(2) 求各电阻值。
ui3
R3
RF
_
ui2
R2
A
+
uo
ui1
R1
R4
uo=10ui1+ 8ui2 - 20ui3
R1 // R2 // R4 R3 // RF
uo
RF
R2
R1
uO
(1
Rf R
)uI
同相比例
反相比例
源自文库
电路结构 负反馈引到反相输入端， 负反馈引到反相输入端，
信号从同相端输入。 信号从反相端输入。
反馈组态
运算关系 输入电阻 输出电阻
电压串联负反馈
uO
(1
Rf R
)uI
大
小
电压并联负反馈
uO
Rf R
uI
小R
小
共模抑制要求 大 uIC = uI
小 uIC=0
uI2 ) R2
uI 3 R5
6、对数运算电路 （1）基本对数
（2）利用三极管的对数运算电路
IS：三极管发射结 反向饱和电流
7、指数运算电路
8、乘法运算
取对数
相加取指数（乘法） 相减取指数（除法）
2
X uX
Y uY
k
Z uO uo=kuXuY
例1： 设计一个加减运算电路， RF=240k，使 uo=10ui1+ 8ui2 - 20ui3
第7章 信号的运算与处理
7.1 概述 7.2 基本运算电路 7.3 有源滤波器
重点掌握分析方法
7.1 概 述 7.1.1 电子信息系统的组成
隔离、 滤波、 阻抗 变换
运算、 转换、 比较
7.1.2 理想运放的两个工作区
1、理想运放的性能指标 Aod ， Rid ， Ro 0 ， KCMR
uI2 R2
)
uO2
Rf
( uI3 R3
uI4 ) R4
R1 // R2 // Rf R3 // R4 // R5 RP
uO
uO1
uO2
Rf
(uI3 R3
uI4 R4
uI1 R1
uI2 ) R2
4、微分运算
iC =?
iR R
uI iC C
–
A
+
R
uP= uN= 0 iC iR
iC
C
duI dt
R1 // R2 // Rf R3 // R4 // R5 RP
R
Rf
uI3 uP uI4 uP uP
uO2
Rf
( uI3 R3
uI4 ) R4
R3
R4
R5
3、加减运算电路
uI1 R1
Rf
uI2 R2 uI3 R3 uI4 R4
_
A
+
R5
利用叠加原理求解
uO
uO1
Rf
( uI1 R1
uo
输出是三角波。
0
t
练习:求输出电压与输入电压的运算关系。 Rf
_
A
uO uI1
_
R
A
uO
uI
+
uI2
+
uI1 R1
Rf1
R Rf
uI2
R2
A +
R3
-
uO1 R4
Rf2
uI3
R5
A +
uO
R6
电压跟随器
_
A
uI
+
结构特点：输出电压全 部引到反相输入端，信 号从同相端输入。 uO 电压跟随器是同相比例 运算放大器的特例。