模电8-信号的运算与处理电路

1、8 信号的运算与处理电路学习指导1.利用深度负反馈条件下“虚短”和“虚断”的概念，分析基本运算电路2.了解实际运放组成的运算电路的误差3.了解有源滤波电路的分类及一阶、二阶滤波电路的频率特性参考资源说明1.康华光主编模拟电子技术基础1.童诗白主编模拟电子技术基础2.高文焕、刘润生编电子线路基础3.陈大钦编模拟电子技术基础4.童诗白、何金茂主编电子技术基础试题汇编主要内容8.1 基本运算电路8.2 实际运放电路的误差分析8.3 对数和反对数运算电路*8.4 模拟乘法器8.5 有源滤波电路*8.6 开关电容滤波器8.1 基本运算电路· 比例运算电路· 加法电路· 减法

2、电路· 积分电路· 微分电路1. 比例运算电路（1）反相比例运算电路由第7章可知，电路为负反馈电路。由于运放的增益一般有 所以 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 输出与输入反相为提高精度，一般取：运算放大器输入端无共模信号运算电路输入电阻较小（2）同相比例运算电路利用虚短和虚断得电压串联负反馈输出与输入同相电压跟随器 运算放大器输入端有共模信号 运算电路输入电阻很大2. 加法电路根据虚短、虚断和N点的KCL得： 若 则有（加法运算）输出再接一级反相电路可得 3. 减法电路（1）利用反相信号求和以实现减法运算第一级反相比例第二级反相加法 即： 当

3、时 得 （减法运算）（2）利用差分式电路以实现减法运算从结构上看，它是反相输入和同相输入相结合的放大电路。根据虚短、虚断和N、P点的KCL得： 当 则若继续有 则4. 积分电路根据“虚短”，得即：根据“虚断”，得因此电容器被充电，其充电电流为设电容器C的初始电压为零，则（积分运算）式中，负号表示vO与vS在相位上是相反的。当vS为阶跃电压时，有vO与 t 成线性关系5. 微分电路8.2 实际运放电路的误差分析l 共模抑制比KCMR为有限值的情况l 输入失调电压VIO、输入失调电流IIO 不为零时的情况1、共模抑制比KCMR为有限值的情况同相比例运算电路闭环电压增益理想情况 越大，误差越小。2.

4、 VIO、IIO不为零时的情况输入为零时的等效电路解得误差电压当 时，可以消除偏置电流 引起的误差，此时引起的误差仍存在当电路为积分运算时，即 换成电容C，则时间越长，误差越大，且易使输出进入饱和状态。减小误差的方法输入端加补偿电路利用运放自带的调零电路8.3 对数和反对数运算电路· 对数运算电路· 反对数运算电路1. 对数运算电路 利用PN结的指数特性实现对数运算 BJT的发射结有当 时，利用虚短和虚断，电路有其中，IES 是发射结反向饱和电流，vO是vS的对数运算。注意：vS必须大于零，电路的输出电压小于0.7伏2. 反对数运算电路 利用虚短和虚断，电路有 vO是vS的

5、反对数运算（指数运算）要求以上两个电路温漂很严重，实际电路都有温度补偿电路8.5 有源滤波电路8.5.1 基本概念及初步定义 基本概念 分类8.5.2 一阶有源滤波电路 低通滤波 高通滤波 带通滤波 带阻滤波8.5.3 二阶有源滤波电路 低通滤波 高通滤波 带通滤波 带阻滤波8.5.1 基本概念及初步定义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频率信号得电子装置。有源滤波器：由有源器件构成的滤波器。滤波电路传递函数定义滤波电路时，有其中 模，幅频响应 相位角，相频响应时延响应为2. 分类低通（LPF）高通（HPF）带通（BPF）带阻（BEF）全通（APF）希望抑制50

6、Hz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？8.5.2 一阶有源滤波电路1. 低通滤波电路传递函数其中特征角频率故，幅频相应为2. 高通滤波电路3. 带通滤波电路可由低通和高通串联得到 低通特征角频率 高通特征角频率必须满足 4. 带阻滤波电路可由低通和高通并联得到必须满足 一阶有源滤波电路通带外衰减速率慢（-20dB/十倍频程），与理想情况相差较远。一般用在对滤波要求不高的场合。8.5.3 二阶有源滤波电路1. 压控电压源低通滤波电路压控电压源电路（VCVS）对于滤波电路，有得滤波电路传递函数（二阶）令 称为通带增益 称为特征角频率 称为等效品质因数则注意： 滤波电路才能稳定工作用 代入，可得传递函数的频率响应：归一化的幅频响应相频响应归一化的幅频响应波特图2. 压控电压源高通滤波电路将低通电路中