模拟电路备课教案第七章

1、学习好资料欢迎下载第七章信号的运算与处理内容提要：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：比例、加减、积分运算电路的工作原理和运算关系，利用“虚 短”、“虚断”的概念分析各种运算电路输出电压和输入电压运算关 系的方法，根据需要选择运算电路；滤波的有关概念，有源滤波电路 的识别，各种滤波电路的用途及它们幅频特性的定性分析。难点：运算电路和有源滤波电路的识别，对数、指数运算电路和有源 滤波电路的分析计算。学习要求：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

2、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。第一节概述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0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。2.理想集成运放

3、的特点和工作特性（1）理想集成运放的性能指标开环差模增益：氐差模输入电阻：h输出电阻：r。=0；共模抑制比：心；上限截止频率：站：；失调电压、电流及温漂：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（2）理想集成运放工作于线性区理想运放工作于线性区：u。二 -u_）而Aod r , uo为有限值，所以，（u亠U _） 0, 故 u . u _“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。因为齢：,u厂u.-u_为有限值，所以，i.=i_、O“虚断”：运放的同相输入

4、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，只有电路引入负反馈， 才能使其工作于线性区。（3）理想集成运放工作于非线性区UOM uoOu+- u-UOM理想运放工作于非线电路中没有引入负反馈或引入的是正反馈,性区。因其放大倍数趋于无穷大，所以输出电压只有两种可能:.U OMU+ A U_U。=仁|因为冷t所以，i + = i止0l-U OMU+ U_作业：P379 7.4 ，7.6，7.8(a)、(c)，7.13 (a)、(b)，7.147.17，7.24，

5、7.25， 7.26, 7.27第二节基本运算电路1. 比例运算电路(1)反相比例运算电路电路处于深度负反馈条件下，虚短和虚断成立。U。Rfui - un _ Un - UoRiRfUIU|ii1 AF 0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=时反相输入端的等效电阻:R2二 R1/FfT型网络反相比例运算电路u。=RiR2/R4Ui(2)同相比例运算电路u=1 R Ui2.加减运算电路（1）求和运算电路?反相求和运算电路uU12 U13R2R3&忘(uI1 uI2 uI3)?同相求和运算电路忘(uI1 uI2 uI3)fUiii RiU|2R2Rf/U13(氏U|2R23

6、积分运算电路UO-RC U|dt（提示：用叠加原理）（解答:P321）4.微分运算电路u。二-RCdticC1|Aup|Ofp fLPF的频率特性i|Aup|Ofp fHPF的频率特性过渡带越窄，频率特性越陡峭,越接近理想滤波器的特性,电路的选择性越好，滤波特性越好。带阻滤波器（BEF）:J1AuAup通带 阻带 通带Of p1fp2fBEF的频率特性第四节 有源滤波电路1.滤波电路的基础知识（1）滤波电路的种类滤波器：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。LPF(Low Pass Filter)HPF(high Pass Filter)BPF(Ba nd Pas

7、s Filter)BEF(Ba nd Embarrass Filter)APF(AII Pass Filter)?低通滤波器(LPF)?高通滤波器(HPF)带通滤波器（BPF）：（2）实际滤波器的幅频特性实际滤波器的幅频特性希望抑制50Hz的干扰信号，应选用哪种类型的滤波电路？放大音频信号，应选用哪种类型的滤波电路？（3）无源滤波电路无源滤波电路的带载能力很差，当负载变化时，其放大倍数和通 带截止频率均发生变化，往往不能满足信号处理的要求。解：不带载时:11 j RC0- |Ui R c=U0 呎RR R1 j (R/R)C-20dB/dec2. 一阶有源低通滤波器?有源滤波器：由有源器件（三

8、极管、场效应管、集成运放）构 成的滤波器。例：求图示有源RC低通滤波器在带载和不带载的情况下放大倍数的 频率特性表达式。解：带载或不带载时都有:Uo : UpUiUi1 j cRj cAup11 j RC由集成运放组成的有源滤波电路,当负载变化时，其放大倍数表达式不变，因此频率特性不变。根据频率特性的基础知识可知，电路中 RC环节越多，阶数越高，过渡带越窄J11如11201g| 氏 |/dB0X-320dE/dec-20理想持性| 它际特性1103 Z3. 二阶有源低通滤波器例：求图示有源RC低通滤波器放大倍数的频率特性表达式，并画出幅频特性曲线。解:7十劭龄压控电压源二阶低通滤波电路12 二

9、 RCf p - 0. 3 7g例：求图示有源 RC低通滤波器 放大倍数的频率特性表达式，并 画出幅频特性曲线。解：Au(s)二R2Up(S) R 丿(s)Aup (s)1 3-Aup(s)sRC (SRC)25.带通滤波器A(s)Rf Up(s)巨丿U7(sAufA (s)(sRC)1 3-代p(s)sRC (sRC)22 - RC6.带阻滤波器电驰=他小Rc22I R 丿 Ui(s)1 + 22-Ap(s)sRC+(sRC2Au -Ff、211 -lfo丿1Jj22 - 九p1.I：2 - Aup 1 - 2 - Aupffp1j2 - Aup 1 - 2 - Aupf0o2Aup2 - RCfbw=2 2 -AUp f0 二 Qp2Pl22人例：某有源滤波电路的传输函数如下：Au(s)仝M 2Ui(s)1 3