第3章 信号运算电路new

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10种常见信号运算电路的介绍

10种常见信号运算电路的介绍

10种常见信号运算电路的介绍信号运算电路1、反相⽐例运算器⼏种常见信号运算电路的介绍注:RF⼀反馈电阻 R1⼀输⼊回路电阻RP⼀补偿电阻 RP=RF// R1⼀亦称直流平衡电阻性质⼀:同相端,反相端等电位。

性质⼆:同相端及反相端之间电流为0。

注:以上性质为理想运放。

由性质⼆: U+=0 il=iFil=U1/R1=iF=- Uo/RFAf=Uo/Ui= -RF/R1Af⼀理想闭环放⼤倍数。

2、同相⽐例运算器⼏种常见信号运算电路的介绍RP=R1 // RFil=-U-/R1=-U+/R1=-U1/R1U-=U+=U1iF= (U1-U0)/RF i1=iFAf=Uo/Ui=1+RF/R1注:当R1为⽆穷⼤(即开路)或RF=0 (即短路),则Af=1. 此时成为良好的电压跟随器。

1、同相输⼊时,输出电压与输⼊电压同相;反相输⼊时,输⼊电压与输出电压反相;2、同相输⼊时,闭环电压级放⼤倍数Af≥1; 反相输⼊时,Af≤1;3、同相输⼊时,输⼊电阻极⾼;反相输⼊时,输⼊电阻=输⼊回路电阻;4、同相输⼊时,同相端、反相端电压均等于输⼊电压;反相输⼊时,同相端和反相端均为地单位,也称虚地。

3、差动运算器⼏种常见信号运算电路的介绍Uo=Uo1+Uo2Uo1=- (R2/R1 ) xUi1 Uo2=(1+R2/R1)x [R4/(R3+R4)]xUi2 Uo= (R2/R1) x(Ui1-Ui2)R4/R3= R2/R1 时, Uo= R2/R1x(Ui2-Ui1)Af=Uo/(Ui2-Ui1) =R2/R1 或Af=Uo/(Ui1-Ui2) =-R2/R1注意: R~R4 为四只平衡电阻4、微分运算器⼏种常见信号运算电路的介绍iC=CxdUi/dt=iRUo=-IrxR= -RxCxdUi/dtRP= R5、反相积分运算器⼏种常见信号运算电路的介绍i1=Ui/R1=iFUo=-1/(C× )∫iFdt=-1/(R1xCF)∫Uixdt6、同相积分相运算器⼏种常见信号运算电路的介绍7、对数运算器⼏种常见信号运算电路的介绍Uo=-UD iR=iD=Ui/R8、反对数运算器⼏种常见信号运算电路的介绍Uo=-iRF9、乘法器组成⽅框图⼏种常见信号运算电路的介绍10、除法组成⽅框图。

实验一、信号运算电路的设计(参考一下)

实验一、信号运算电路的设计(参考一下)

实验一:信号运算电路的设计一、实验目的:1.通过实验,熟悉信号放大电路的设计方法 2.理解可编程增益放大电路的原理和设计方法 3.掌握加减运算电路的原理及设计方法 二、实验器材EWB 实验仿真软件 三、实验说明1.设计信号运算电路,并在EWB 环境下搭建仿真电路。

2.把信号发生器接入输入端。

3.用示波器测量信号观测与理论计算是否相符。

四、实验内容和步骤(1).输入为10Hz 、幅值为1V 的正弦信号,选择不同的电阻值,实现放大倍数分别为0.5、2、5的电路,分析三种放大电路的特点,并列写其放大倍数关系式。

∞u iR 2R 3u o∞u iR 2R 3u o R 4R 5∞u iR 1R 1R 1R 2R 3u o2、分析以下运放电路各点的电压变化曲线,并列些其输入输出关系。

其中1210;2sin 2i i u V u t π==。

∞R 2R 3R 1u i 110K Ω5K Ω3.3K Ω∞R 5R 6u oR 4u i 250K Ω10K Ω8.2K Ω∞R 2R 3R 1u i 110K Ω5K Ω3.3K Ω∞R 5R 6u oR 4u i 250K Ω10K Ω8.2K Ωu i 13、分别用一个运放和两个运放设计实现一个输入输出关系为()()123456781153o i i i i i i i i u u u u u u u u u =++++-++的运算电路,并仿真分析。

五、实验报告要求1. 整理实验结果,设计电路绘制电路图、理论计算、实际测试结果。

2. 小结实验心得体会。

信号的运算和处理电路

信号的运算和处理电路

04 模拟-数字转换技术
采样定理与抗混叠滤波器
采样定理
采样定理是模拟信号数字化的基础, 它规定了采样频率应至少是被采样信 号最高频率的两倍,以避免混叠现象 的发生。
抗混叠滤波器
在模拟信号数字化之前,需要使用抗 混叠滤波器来滤除高于采样频率一半 的频率成分,以确保采样后的信号能 够准确地还原原始信号。
续时间信号在任意时刻都有定义,而离散时间信号只在特定时刻有定义。
02
周期信号与非周期信号
周期信号具有重复出现的特性,而非周期信号则不具有这种特性。周期
信号的频率和周期是描述其特性的重要参数。
03
能量信号与功率信号
根据信号的能量和功率特性,信号可分为能量信号和功率信号。能量信
号在有限时间内具有有限的能量,而功率信号在无限时间内具有有限的
平均功率。
线性时不变系统
线性系统
线性时不变系统的性质
线性系统满足叠加原理,即系统对输 入信号的响应是各输入信号单独作用 时响应的线性组合。
线性时不变系统具有稳定性、因果性、 可逆性、可预测性等重要性质。
时不变系统
时不变系统的特性不随时间变化,即 系统对输入信号的响应与输入信号的 时间起点无关。
卷积与相关运算
Z变换与DFT的关系
Z变换可以看作是DFT的推广,通过引入复变量z,可以将离散时间信号转换为复平面上的函数,从 而方便地进行频域分析和设计。
数字滤波器设计
01
数字滤波器的类型和特性
数字滤波器可分为低通、高通、带通、带阻等类型,具有 不同的频率响应特性。
02 03
IIR滤波器和FIR滤波器的设计
IIR滤波器具有无限冲激响应,设计时需要考虑稳定性和相 位特性;FIR滤波器具有有限冲激响应,设计时主要考虑 频率响应和滤波器长度。

数电第三章讲解

数电第三章讲解

(1) 传输门组成的异或门
B=0
A
B
TG1断开, TG2导通
L=A B=1
TG1导通, TG2断开
L=A
TG1
L
TG2
2. 传输门的应用
(2) 传输门组成的数据选择器
C=0
X
TG1导通, TG2断开
L=X
C=1
Y
TG2导通, TG1断开
C
L=Y
VDD TG1 L
TG2
3.3 CMOS逻辑门电路的不同输出结构及参数
3.3.1 CMOS逻辑门电路的保护和缓冲电路 3.3.2 CMOS漏极开路和三态门电路 3.3.3 CMOS逻辑门电路的重要参数
3.3.1 输入保护电路和缓冲电路
采用缓冲电路能统一参数,使不同内部逻辑集成逻辑门电路 具有相同的输入和输出特性。
VDD
vi
基本逻辑
vo
功能电路
输入保护缓冲电路 基本逻辑功能电路 输出缓冲电路
异或门电路324cmos传输门双向模拟开关5v0v电路tg逻辑符号5v0v1传输门的结构及工作原理tp2vttn2v的变化范围为0到5v0v5v0v到5vgsp5v0v到5v5到0v开关断开不能转送信号c00vc15v5v0v5v0v2v5v2v5vgsn5vtg1断开tg2导通tg1导通tg2断开tg1导通tg2断开tg2导通tg1断开tg2tg133cmos逻辑门电路的不同输出结构及参数331cmos逻辑门电路的保护和缓冲电路332cmos漏极开路和三态门电路333cmos逻辑门电路的重要参数331输入保护电路和缓冲电路基本逻辑功能电路基本逻辑功能电路输入保护缓冲电路输出缓冲电路采用缓冲电路能统一参数使不同内部逻辑集成逻辑门电路具有相同的输入和输出特性

信号转换电路

信号转换电路

传感检测技术基础信号转换电路信号转换电路模/数转换器A/D转换可分为直接法和间接法。

直接法是把电压直接转换为数字量,如逐次比较型的A/D转换器。

间接法是把电压先转换成某一中间量,再把中间量转换成数字量。

(1)逐次比较型模/数转换器逐次比较型A/D转换就是将输入模拟信号与不同的参考电压做多次比较,使转换所得的数字量在数值上逐次逼近输入模拟量的对应值.模模//数与数数与数//模转换器模转换器逐次比较型A/D转换器简化框图如图10.20所示它由D/A转换、数码设定、电压比较和控制电路组成图10.20逐次比较型A/D转换框图(2)双积分型模/数转换电路双积分型A/D转换电路如图10.21所示,当t=T2时,U0(t)=0,如图(b)所示.图10.21双积分型A/D转换器原理图转换过程分两步,首先接通S1,对输入电压(-Ui)积分,积分电路输出电压为:(10.21)然后在T1时,开关切换到S2位置,对基准参考电压Ur反向积分,积分电路输出电压为:(10.22)当t=T2时,U0(t)=0,如图10.21(b),此时得:(10.23)设时钟脉冲频率为,当t=T1时,则时间T1为:此时开始对标准参考电压Ur反向积分,时间间隔T=T1-T2,计数值为N,则,所以:数/模转换器数/模(D/A)转换器是通过电阻网络,把数字按其数码权值转换成模拟量的输出.D/A转换器有两种类型:权电阻网络和T形电阻网络(1)权电阻数/模转换器图10.22是4位二进制权电阻D/A转换器原理图由上图可得:(10.24)(10.25)在上述电路中,权电阻分别为R、2R、4R、…、。

若数字量多于四位,可通过增加模拟开关和权电阻来增加其位数。

(2)T形电阻数/模转换器T形电阻D/A转换器原理如图10.23所示,该电路电阻形状成T形,故称T形网络.图10.23T型电阻D/A转换器由图10.23可知,根据叠加原理,运算放大器总输入的等效电压是各支路等效电压之和,即:(10.26)若取RF=3R,运算放大器的输入端电流为:(10.27)运算放大器的输出电压V0为:(10.28)电压/频率转换器(1)转换原理V/F转换器原理如图10.24所示电压电压//频率与频率频率与频率//电压转换器电压转换器图10.24V/F转换电路示意图1)当输入电压Ux>Uc时,放大器A输出为“1”状态,此时将单稳触发器置“1”,触发器驱动开关S 接通恒流源,使I0对电容CL充电;2)Uc上升,在Uc=Ux+△U时,电压比较器A输出为“0”状态,单稳触发器置“0”,使开关S断开,I0停止对电容CL充电;3)电容CL通过电阻RL放电,Uc下降。

信号的运算与处理电路-绝对值电路

信号的运算与处理电路-绝对值电路

正峰值 检波器
uimax
相加电路
-ui正峰值 检波器
(-ui)max
13
R1 R1 Ui ∞ U1 VD N1
2
R2
UC C
∞ N2 Uo
S
VD1
14
§5.4 有源滤波器
• • • • 有源滤波器的基本概念与分类 低通滤波器 高通滤波器 带通滤波器
16
5.4.1 有源滤波器的基本概念与分类
1、有源滤波器的基本概念
滤波器:让特定频带中的信号通过,将频带外的信 号予以阻止。 有源滤波器:由RC元件和运放组成的具有频率选择 功能的电路,且因运放具有高开环增益、输入电阻高、 输出电阻低,使滤波器能提供一定的增益和起到缓冲 作用。 新型集成滤波器:开关电容滤波器、全MOS连续时 间滤波器等。 本节简单介绍RC有源滤波器。
22
2)幅频特性
| Au | Aup fo 2 1 ( ) f
特点: a.电路简单; b.通带内具有较高增 益; c.阻带衰减太慢,选 择性较差
23
3、 带通滤波器
24
本章内容的重点
1、正确理解理想运放及“虚短”、“虚 断”、“虚地”的概念。 2、掌握运放线性应用电路的分析思路和 计算方法。 3、了解滤波器的基本概念,掌握传递函 数的推导方法。

1 io us R
输出电流与输入电压成比例。
9
2、负载接地
设R1=R2 =R3 =R4
R3 R4 u1 ui uo2 R3 R4 R3 R4
0.5ui 0.5uo2
R1 u1- uo1 0.5uo1 R1 R2
u1 u1
uo 2 uo
uo1 - uo ui io Ro Ro

信号运算电路

信号运算电路

信号的运算电路本章习题中的集成运放均为理想运放。

5.1判断下列说法是否正确,用“√”或“×”表示判断结果。

(1)运算电路中一般均引入负反馈。

()(2)在运算电路中,集成运放的反相输入端均为虚地。

()(3)凡是运算电路都可利用“虚短”和“虚断”的概念求解运算关系。

()(4)各种滤波电路的通带放大倍数的数值均大于1。

()(5)处于线性工作状态下的集成运放,反相输入端可按“虚地”来处理。

()(6)反相比例运算电路属于电压串联负反馈,同相比例运算电路属于电压并联负反馈。

()(7)处于线性工作状态的实际集成运放,在实现信号运算时,两个输入端对地的直流电阻必须相等,才能防止输入偏置电流Im带来运算误差。

()(8)在反相求和电路中,集成运放的反相输入端为虚地点,流过反馈电阻的电流基本上等于各输入电流之代数和。

()(9)同相求和电路跟同相比例电路一样,各输入信号的电流几乎等于零。

()5.2现有电路:A. 反相比例运算电路B. 同相比例运算电路C. 积分运算电路D. 微分运算电路E. 加法运算电路F. 乘方运算电路选择一个合适的答案填入空内。

(1)欲将正弦波电压移相+90O,应选用。

(2)欲将正弦波电压转换成二倍频电压,应选用。

(3)欲将正弦波电压叠加上一个直流量,应选用。

(4)欲实现A u=-100的放大电路,应选用。

(5)欲将方波电压转换成三角波电压,应选用。

(6)欲将方波电压转换成尖顶波波电压,应选用。

5.3填空:(1)为了避免50Hz电网电压的干扰进入放大器,应选用滤波电路。

(2)已知输入信号的频率为10kHz~12kHz,为了防止干扰信号的混入,应选用滤波电路。

(3)为了获得输入电压中的低频信号,应选用滤波电路。

(4)为了使滤波电路的输出电阻足够小,保证负载电阻变化时滤波特性不变,应选用滤波电路。

(5) 运算电路可实现A u>1的放大器。

(6) 运算电路可实现A u<0的放大器。

(7) 运算电路可将三角波电压转换成方波电压。

注册电气工程师考试辅导-信号运算与处理电路

注册电气工程师考试辅导-信号运算与处理电路
人工智能硬件加速器
人工智能硬件加速器是专门为人工智能算法设计的专用集成电路, 其实现需要高效的信号运算与处理电路提供支持。
人工智能嵌入式系统
人工智能嵌入式系统需要高效的信号运算与处理电路进行数据处理和 实时控制,以满足系统的实时性和稳定性要求。
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图像和视频处理领域
在图像和视频处理领域,信号运算与处理电路用于图像和 视频的采集、预处理、增强、分析和识别等,以提高图像 和视频的质量和识别准确率。
语音识别领域
在语音识别领域,信号运算与处理电路用于语音信号的采 集、预处理、特征提取、模式匹配等,以实现语音识别和 语音合成等功能。
信号运算与处理电路的基本原理
频谱分析仪原理
频谱分析仪基于傅里叶变换原理,将输入信号分解成多个不同频率 的正弦波,并测量各频率分量的幅度和相位。
频谱分析仪应用
频谱分析仪广泛应用于通信、雷达、电子对抗、音频处理等领域, 用于信号的检测、分析和调试。
信号调制解调器
01
信号调制解调器功能
信号调制解调器主要用于实现信号的调制和解调,即将基带信号调制到
集成化信号运算与处理电路
通过将多个电路集成在一个芯片上,实现更高效、更紧凑 的信号运算与处理,降低成本和提高性能。
可编程信号运算与处理电路
通过可编程逻辑器件或现场可编程门阵列等技术,实现信 号运算与处理的灵活性和可重构性,满足不同应用需求。
信号运算与处理电路在物联网领域的应用
物联网传感器信号处理
物联网中的传感器会产生大量的数据,需要高效的信号运算与处理电路进行实时处理和 分析,以满足物联网快速响应和实时性的要求。
04 信号运算与处理电路的实 现

05_信号运算电路 《测控电路(第3版)》 教学课件

05_信号运算电路 《测控电路(第3版)》 教学课件

干扰参数 Z
+ Y+ Z
对象 AS
被调参数 X
调节参数 Y
调节器 AR
W -X
+
+
额定值
调节偏差
W
引入积分运算后才能消除静差
2020/9/29
5.5 微分积分运算电路
5.5.1 积分运算电路
R
ui
i1
R1
C iC
∞ -
+
+ N
uoQ CC 10 tiC(t)dtQ0
uo uoQ CR 1 C0 tui(t)dtQ 0
R1 u2
2020/9/29
V1
∞ -
+
+ N1
R2 uo1
V2
∞ -
+ + N2
对数
uo2 R2
uo1
UT
ln u1 Is 1R1
uo2
UT
ln u2 Is 2R1
uoR3 2 uo2uo1UTlnuu1 2
R3
指数

+
uo3
∞ -
+ N3
V3
R2 相减
+
+ N4
uo
uo
uo3
R3IseUT
IsR3
2020/9/29
5.5 微分积分运算电路
5.5.3 PID电路
干扰参数 Z
+ Y+ Z
对象 AS
被调参数 X
调节参数 Y
调节器 AR
W -X
+
+
额定值
调节偏差
W
积分:消除静差、抑制干扰 比例:提高调节灵敏度、减小静差、减小滞后 微分:进一步减小滞后、加快调节速度

第三章 运算放大器及信号的运算与处理电路

第三章  运算放大器及信号的运算与处理电路

双极型管输入级约为105~106欧姆,场效应管输入级可达109 欧姆以上。
– 4、集成运放的分类与选择 为满足实际使用中对集成运放性能的特殊要求,除性能 指标比较适中的通用型运放外,还有适应不同需要的专用
型集成运放。主要有通用、高速、宽带、高精度、高输入 电阻和低功耗等几种。
– 5、集成运放的外形
Rf R1 ui
,表明输入与输出反相;

R1 ② 当 R f R1 时,u0 ui 称反相器。
iF i1 ui R1 RP
iiii+
Rf _ + +

uo
【补例4-1】如图电路, R1=10k, RF=20kW,ui =-1V。求:uo 、ri, r0及RP?
解:Au=-(Rf/R1) =-20/10=-2
第三章 集成运算放大器的应用
• 3.1 集成运算放大器
– 1、集成运算放大器的组成 前面已讨论过,集成运算放大器由四大基本部分组成,即 输入级,中间放大级、输出级和偏置电路组成,如图。
– 2、简单集成运放原理图
– 3、集成运放的主要参数
(1)开环差模电压放大倍数 Aod :无反馈时的差模电压增益。 一般Aod在100~120dB左右,高增益运放可达140dB以上。 (2)共模抑制比 KCMRR : KCMRR=Aud/Auc;或KCMR=20lg(Aud / Auc ) (dB)。其典型 值在80dB以上,性能好的高达180dB。 (3)差模输入电阻rid :
1 uo RC
U 0 Udt RC t
t
如图,经过积分时限TM后饱和。
【例9-3】, 【例9-4】 P217,218 (3)将方波转换成三角波
ui

信号运算与处理电路教材教学课件

信号运算与处理电路教材教学课件

应用场景
加法运算电路常用于信号 叠加、滤波、音频处理等 场合。
减法运算电路
电路组成
减法运算电路同样由运算放大器、 电阻和反馈网络组成,但与加法 运算电路不同的是,减法运算电 路具有两个输入端。
工作原理
减法运算电路将两个输入信号进行 相减,输出结果为两信号的差值。
应用场景
减法运算电路常用于信号比较、差 分放大、信号调理等场合。
02
它包括信号的放大、滤波、变换 、检测、调制、解调等基本运算 和处理功能。
信号运算与处理电路的分类
模拟信号运算与处理电路
主要对模拟信号进行放大、滤波、变换等处理,如运算放大器电路、滤波器电 路等。
数字信号运算与处理电路
主要对数字信号进行逻辑运算、算术运算、存储、传输等处理,如数字逻辑电 路、微处理器电路等。
信号运算与处理电路教材教学课件
目 录
• 信号运算与处理电路概述 • 信号运算电路 • 信号处理电路 • 信号转换电路 • 信号运算与处理电路的分析与设计 • 信号运算与处理电路的应用实例
01 信号运算与处理电路概述
信号运算与处理电路的定义
01
信号运算与处理电路是指对模拟 信号或数字信号进行各种运算和 处理的电子电路。
DAC芯片介绍
详细介绍数模转换芯片 (DAC)的工作原理、主 要参数和性能指标。
数模转换电路实例
通过实例分析,展示数模 转换电路的设计方法和实 际应用。
模数转换电路
模数转换原理
阐述模拟信号转换为数字信号的基本原理,包括 采样、保持、量化和编码等步骤。
ADC芯片介绍
详细介绍模数转换芯片(ADC)的工作原理、主 要参数和性能指标。
滤波电路的设计要点

测控电路(第7版)课件:信号运算电路

测控电路(第7版)课件:信号运算电路

实现输入信号相加,且输入输 出同相,系数调整不易
信号运算电路
Rf
N
uo
叠加定理
9
6.2.2 反相加法电路
uo1 uo2
Rf R1 Rf R2
ui1 ui 2
uo
Rf R1
ui1
Rf R2
ui 2
实现输入信号相加,且输入输出反相, 系数单独可调,输入阻抗低
信号运算电路
Rf
ui1
R1
ui2
信号运算电路
41
6.6.2 常用微分电路
iC
C
duc dt
=C
dui dt
uo R
uo
RC
dui dt
iC
iR R
C ui


+
+N
uo
微分常数:TD RC,TD越大微分速度越快,微分作用越弱
a)基本微分电路
信号运算电路
42
微分电路应用
• 若输入为正弦: ui sin t
uo RC cost RC sin(t 90 )
6.3.1 对数运算电路 6.3.2 指数运算电路 6.3.3 基于对数/指数运算的乘法/除法运算电路 6.3.4 变跨导乘法运算电路 6.3.5 乘方和开方运算电路 6.3.6.集成乘法运算电路
6.3.1 对数运算电路
在自然界,人们的听觉和视觉都是对数特性的,光经过介质的衰减也是对数 特性的,阻容电路的充、放电的过程是指数特性的。
u1 u2
R3
V2
∞ -
+
+ N2
uo2 R2
∞ -
+
+ N3
uo3 V3
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2 3 o1 3 6 0
习题3
理想运放组成的模拟运算电路如图所示,试求输 入Ui和输出U0的表达式。
ui 输入电压波形
0
t
uo
输出电压波形
0
t
输入方波信号
转化为

二、动态应用范围
设运放允许的最大正、负输 出电压为VOM VON, 允许的最大 输出电流为IOM。
U 0 (t )
1
f
U i (t )dt
例:R1=10KΩ,Cf=0.1μF, VOM=10V, VON=-10V, IOM=5mA, RL=4KΩ, 求对输入信号的限制 。。。
dt RL R1
f RL

2
其电流最大值为
Um I 0 max R 1
3
2
Um f R L
Um
Um
2
2
1 R 1
2
1 f R L

2
因为 I 0 max I OM 5 10 A 所以
输出电压波形
t
输入方波信号
转化为
输出尖脉冲波
RETURN
第3节 微分运算电路
三、微分运算电路的改进
1、电阻R1与C1串联,限制 输入电流; 2、在Rf两端并联稳压管, 限制输出电压幅度; 3、在电阻R3和Rf两端各并 联电容,起相位补偿作用 。
电路在高频时,反馈网络产生了一个接近于90o相位滞后, 它与运放的滞后结合在一起,很容易产生自激振荡,串联电阻 在输入端,可以降低相移,从而提高微分电路高频稳定性。
ui i1 C R2 – + + uo
R2=Rf
反相端 虚地
du i i uo i1 C , F Rf dt
i1 iF
虚断
实现了微 分运算
du i u o R f C1 dt
电路的时间常数
RfC
方波可 转化为 尖脉冲
RETURN
微分电路输出电压波形
ui
输入电压波形
t uo
t2=1+(8-5)/5=1.375ms t4=3+(8-5)/8=3.375ms
习题2
理想运放组成的模拟运算电路如图所示,试求输出 电压U01和U0的表达式,并指出该电路实现的功能。若取 C=0.1μF,R1=10KΩ, R2=20KΩ,Ui为幅度6V频率 250Hz的方波,试画出U01和U0的波形。 Ui ic iR R1 R2
1 1 Vi j V jRC RC i
,即输出超前输入90
第2节 积分运算电路
六、典型积分运算电路 2、反相积分电路
Ic
Ui Ii R C C Ui Uo R2 S2 R1 S1 N c) Uo Rf C R UN UP RP b) U2 N Uo

N a)
U1
第2节 积分运算电路
3、增量积分电路(比例积分电路)
i iC
iC i 设电容器C的初始电压为零,则
1 1 vi vO vC iC dt dt C C R 1 vO vi dt RC
(积分运算)
式中,负号表示vO与vi在相位上是相反的。
第2节 积分运算电路
C iC
R ui
R1 i1
∞ + + N uo
当t=10-3s=1ms时 U i 14.3V 两个条件相比较,应使 U i 10 V 若t越短,则允许 U i 可越大,反之越小。
5 103 f U t Cf RL
第2节 积分运算电路
(2)若输入为交流正弦信号 U i (t ) U m sin t 则 U 0 (t ) 1 U i (t )dt U m cost
第2节 积分运算电路
五、积分电路元件的选择
(3)确定 Rf 在实际电路中,通常在积分电容的两端并联一个电阻Rf 。Rf 是积分漂移泄漏电阻,用来防止积分漂移所造成的饱和或截止 现象。为了减小误差要求 Rf ≥ 10R。 (4)选择运算放大器 为了减小运放参数对积分电路输出电压的影响,应选择: 输入失调参数(UIO、IIO、IB)小,开环增益(Auo)和增益 带宽积大,输入电阻高的集成运算放大器。
第2节 积分运算电路
四、有源积分器与无源积 分器的区别
1、无源积分器:随着电容充电, 电阻上压降减小,充电电流随之 减小。
2、有源积分器:因存在虚地点, 可以维持基本恒定的充电电流,
第2节 积分运算电路
有源与无源滤波器波形区别
第2节 积分运算电路
五、积分电路元件的选择
(1)当时间常数τ=RC 确定后,就可以选择 R 和 C 的值, 由于反相积分电路的输入电阻Ri=R,因此往往希望 R 的值 大一些。在 R 的值满足输入电阻要求的条件下,一般选择 较大的C 值。 (2)确定 RP RP 为静态平衡电阻,用来补偿偏置电流所产生的失调,一般 取 RP=R。
第3节 微分运算电路
四、间接微分运算电路
U 01
1 U 0 dt RC
U 02 U 01
1 A3:因为 ,I入=0,所以必有I1=I2,则U02=-Ui U dt 0 RC dU i 1 U RC U 0 dt 所以 0 即 Ui dt RC

习题1
理想运放电路及输入波形如图所示,已知电容C上的初始电 压Uc(0)=0V,两个稳压管性能相同,Uz=4.3V, UD(ON)=0.7V, 试画出输出U0的波形,并确定电压转折处的时间。
第2节 积分运算电路
六、典型积分运算电路
1、积分时间常数范围宽广的积分器 当RC过小时,积分漂移增大
dUsc(t ) 1 1 U OS I OS 积分漂移速度 dt F CF
当RC过大时,电容器漏电和电路寄生参数的影响将增强。
第2节 积分运算电路
积分时间常数范围宽广的积分器
RF R2 R U0 (1 F ) 取R1=RF R2=Rf Rf R1 R 2 Rf R U 01 U i F U 0 Rf 1 U UC 1 U U0 1 R 1 R 1 U 0 UC 01 dt 01 dt U i F dt F U i dt C RC C RC C Rf RC R f R cC U 01 U i
5 103 1 1 R R L 1 f
第2节 积分运算电路
可见输入信号在低频端,受到允许输出电压的限制; 在高频端,受到允许输出电流的限制。
第2节 积分运算电路
三 运算误差
1、理想积分器与实际积分器的 阶跃响应的差别 (1) 在初期,实际响应有一时间滞 后,原因是运放的频带不够宽 ,上升速率有限,运放来不及 反应;电容的吸附效应。 (2) 在后期,随着积分时间的加 长,积分误差加大,积分值下 降,是由于各种漏电流造成, 及开环增益不是无穷大。
在0~1ms期间,UA(t)为
U A (t) 1 RC
10 3
u idt
0
1 25 10 3 0.03 10 6
10 3
6dt 8t(V/ms)
0
即UA(t)随时间的增大而增大,当t=1ms时,UA(1ms)=8V 在1~3ms期间,Ui(t)为6V, UA(t)=8-8(t-1), 当t=3ms时, UA(3ms)=8V-16V=-8V 在3~4ms期间,Ui(t)为-6V, UA(t)=-8 +8(t-3), 当t=4ms时, UA(4ms)=-8V+8V=0V 由于输出端稳压管的双向限幅作用,当 时,U0=UA 当 UA UZ UD(ON) 5V, U0 5V 对应电压转折处的时间 t1=5/8=0.625ms t3=1+(8+5)/8=2.625ms
U0 dU0 (t ) i0 il i f Cf RL dt
第2节 积分运算电路
解:τf=R1Cf= 10×103×0.1×10-6=10-3S=1mS 若输入是直流信号 Ui=U 1 1 则 U 0 (t ) U i (t )dt U t
f f
因为 U 0 (t ) 10V 即
第2节 积分运算电路
2、克服措施(参数选择)
(1) 选择失调电压、失调电流小的器件 (2) 精心调零,补偿失调 (3) 选漏电小的电容,如聚苯乙烯、聚四氟乙烯电容。 在高速运放时,为减小吸附效应,可用云母电容、 其次是聚苯乙烯电容、钽电容。 (4) 选择增益-带宽积大的运放,直流开环增益的选择 不容忽视。
1 1 U 01 U C U i i cdt U i U i dt U i C (R1 R2)C
U0 R2 1 (U01 Ui ) Ui dt R1 R1 R1(1 )C R2
Ui 1 1 ic iR R1 R2 U 01 U C U i C i c dt U i (R1 R2)C U i dt U i R2 1 U0 (U 01 U i ) U i dt R1 R1 R1(1 )C R2 该电路对输入电压实现反相积分,积分常数为 R1(1 R1 / R2)C 方波频率为250Hz,其周期t=4ms,则对应输入方波的U01和U0分别 如图。 1 6 10 U (t) 6dt t 2t (R1 R2)C (10 20) 10 0.1 10 在0~2ms时, Uo1 2 2 4V, U01 6 4 10V 当t→2ms时, 当t=2ms时,Ui由6V变为-6V,则U01下降12V,即U01=-2V。 在2~4ms期间,则U01线性下降到-6V。 当t=4ms时,U01又上跳12V,即U01=6V,以后重复此过程。
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