英5版课件-信号运算和处理

模拟电子技术基 og英第七章第七章模拟电子技术基础（应用部分）7.信号7.信号算和处和信号的转信号的9.功率放大电、波、放执行机传、波、放执行机传感换、比信号加信号信号加信号预处信号提动与执10.直10.直流电电子系供电电加RC加RC回路或积分运算电路非正弦波发生电电压比较模拟乘法波形变换和模拟乘法波形变换和信号转换运算电路比例运算电路加选频网正弦波振荡集成运放集成运放仅引正反馈或开环有源滤波引入负反运算电路的电路特集成运放工 性区uO＝Aod(uP－理想运放：Aodrid、fH均为无穷大，

引入电压负反无源无源网因为uO为有Aod＝∞uN－uP＝0uN＝uP，虚短路；又因为rid＝∞，所以iN＝iP＝0，为虚断路。研究的问描述方法：运算关系式uO＝f分析方法：“虚短”和“虚断”是基本出发点，利用节点电流法和加原理学习运算电路的“会看”：即识别电路“会算”：即掌握输出电压和输入电压运算关系式的求“会选反相输入基本+_iN=iP=0－－+_uN=uP=0－－虚u在节点N：iFiR R O Rf RIuO与uI反相，其数值可大于、等于、小于输入反相输入基本比例运算电 iRfOFfRI+_讨论+_电路引入了哪种组态的负反馈电路的R’＝？若要若要Ri＝100kΩ，比例系数为－100，R1＝？Rf太大，噪声大。如何利用相对小的电阻获得－100的比例系数

电压并联负反保证输入级的对称T型反馈网络反相比例运利用R4中有ii R2 uO

iR33R3 R2R4(1 R2R4(1R2∥R4)ORI1R3若比例系数为100，R2R4100k，则R3同相比例运算基本电 uNuNuP (1Rf)ORN (1Rf)ORI电路引入了哪种组态的负反馈？电压串联负输入电阻为多少？？电阻R’？共模抑制比KCMR≠∞电压跟随 同相输入比例运算电路的特例uOuNuOuNuPRi?RouIc运算关系的分析方比例运算电路：运算精度，输入、输出电阻，时域的问题即uO(t)=uI(t)。比例运算电路可以当电压放大电路：电压放大倍数，输入、输出电阻，截最大不失真输出反相求和运算电

方法一：节点电流uNuPiFiR1iR2iRuI1uI2uI3 iRRuOFffRuu)1R2R3反相求和运算电方法二：利用叠加原首先求解每个输即得到所有输入信号同时作用时的输出电压uuRfRI11反相求和运算电方法二：利用叠加原uuRRI11 RfR2uR3 OO1O2O3 RI1I2I31R2R3同相求和运算电设R1R2R3R4＝R利用叠加原理求令uI2=uI3=0，求uI1uuO1(1Rf)R2∥R3∥RRR∥R∥I11234同理可得，uI2、uI3单独作用时的uO2、uO3，形式与uO1相同，uOuO1+uO2+uO3。在求解运算电路时，应选择合适的方法，使运算结果简单明了，易于计算同相求和运算电设R1R2R3R4＝RRfi1i2i3i4uI1

uP uI1uI2

(11

1 uP

(uI1uI2uI3

(

∥

∥

∥R4同相求和运算

设R1R2R3R4＝R必不可uP必不可

(uI1uI2uI3

(RP

∥

∥

∥R4 (1

Rf)

R

R(uI1uI2uI3)

R I1 I2 uOfuu)1R2R3与反相求和运算电的结果差一负求解出的运算关系式应简单明了，易于元件参数加减运算利用求和运算电设R1R2Rf＝R3R4 RuOfR uI4 uI1 uI23R4R1R2若R1R2RfR3R4差分运算电利用加减运算电uuORf 实现了差分放大电uOR(uI2I1) R1uOR(uI2I1) R1 RRf1（ u3R3R1为什么在求解第影响主要区别是什么？讨论二：仪用放大器电路如图uA uB

RR RR

uI1 (12R1)RfORu2R R(2RR122(12R1R 2uO1uO1(1R3)RI2分析以各集成运放 器件分别组成哪种基本运算电路，并求uuOf(uI)?Ri?RouO2uO2(1R3)uR2IuO2(1R3)RIRiRiRou图示电路可等效成差分放大电路的哪种接法？与该接法的分立元件电路u比有什么优点积分运算电路的组成及运算关系的分 ORC1uI O1t2tudtu(tI 1若u在t～t为常量I12O1u t)u(t 1 CRR OCCuI利用积分运算实现其它功输入为阶跃信号输入 时的输出电压波形输入为正弦波时线性线性积分波形移移利用Multisim观 变三角波电路的波R2的作微分运算电路的组成及运虚虚 RCC iRIOR运放由于某种原因进入非性区而运放由于某种原因进入非性区而不能自动恢复的现由于反馈网络为滞后网络，造微分运算电路易产生自实用的微分运算电限限制输电压幅滞滞后补限限制输入电 iR iRIOR利用逆运算的方法实现微分运算电为什么不标定＋、有源网络为什么不标定＋、有源网络利用逆运算的方法uuOR2R3CR1_uRC1uO3+uR2RI+_1A1、A2输入端极性ICMICM和运放功耗限制对数运算电路的组成及运算关系的分iiiCRuIRiIUCST O lnTIS实用电路中常常采取措施消除IS对运算关系的影实际极利用PN结端电压电流的对输入电压的极性和幅值有何要求u Tu TI i uIRIeUTS3i RUIuSUR3UTkT热敏电阻，温度系数为正？为负对uBE2 lnIRTIS u u u U lniIuBE2 lnIRTIS

U (1 (1R2 (1R2)UORT5R5I 指数运算uI

IeUT uOiRRISUT对输入电压的极性和幅值有何要求乘法、除法运算电忽略rbb’的影变跨导型模拟乘法器忽略rbb’的影uO(iC1iC2)RcgmuX IEQ

I

TT TT O2Uu O2Uu

2U 实际电路需在多方面改进，如线性度、温度的影响、极性等方面模拟乘法器的符号及等效uOuO理想情况下，ri1、ri2、fH为无穷调电压、电流及其温漂为0，ro为0，ux、uy幅值和频率变化时k值不变。有单象限、两象乘法运算uOuO实际的模拟乘法器k常为+0.1V-1或－0.1V-1若k+0.1V-1，uI1uI2=10VuO=10V乘方运算电 OI电压的二倍频变若uI电压的二倍频变则 2kU2sin2t2kU2(1cos2t 除法运算电运运算电路中集成运放必须引入负反馈为使电路引入的是负反馈，k和uI2OiO

uI1

2kuI22kuI2条件：同极 R2 R R1uOR2uOR2 1互换，则k和u的极性应如何开方运算电uO0，k R2uku2R R O OR2I1 O OI1若u＜0，要u<0 开方运算电O R2uO

(k 1 OR2I1若要求uI、uO均大于0，则有何变化如何实现开三次讨论一：图示各电路均为运算电路，求解运算关系式，确定中模拟乘法器k值的极性 uORuI1RuI2kuI3 RR3uORR31R2k(k讨论一：图示各电路均为运算电路，求解运算关系式，确定中模拟乘法器k值的极性kk ku2 ku2

若若k0，则Ou2；若k0，则O讨论利用运算电路，求解方程。已知模拟乘法器的相乘因子为0.1V-144x220x164u220u1604u220u160u2 4IIII

调整uI，使uO为0的uI滤波器的功能及滤波电路的功使指定频段的信号顺利通过，其它频率的信号滤波电路特性描述:幅频特u fP、下降u 滤波器的功能及滤波电路的低通滤波器LPF（LowPass欲欲获得信号的直流通带截止频下降速通带放大倍滤波器的功能及种理想滤波器的幅频特高通滤波器（HighPass

带通滤波器（BandPass 滤波器的功能及种理想滤波器的幅频特带阻滤波器（BandElimination

全通滤波器（AllPass 如如f-φ无源滤波电路和有源滤波1.无源滤波电 p1 p11u1jfp i

低通滤波电 f，U 无源滤波电路和有源滤波无源滤波电

带载

R f L R L

fp

2π(R∥R

空载带负载f空载带负载fu1滤波电路与负载滤波电路与负载用电压无源滤波电路的滤波参数随负载变化；有源滤波电路的滤波参数不随负有源滤波器电路结构特点及与运算电电路结构放大电路和RC集成运放应工 性区，故必须引入负反有源滤波器电路结构特点及与运算电与运算电共同之处：以“虚短”和“虚断”作为分析电路的基不同之运算电路研究的是时域问题，有源滤波电路研究的是频运算电路用运算关系式描述输出电压与输入电压的关系，有源波器用电压放大倍数的幅频特性描述滤测试方法不同频率趋于零，电压放大倍数趋于通带放大倍数的滤波器有哪几频率趋于无穷大，电压放大倍数趋于通带放大倍数的滤波器有频率趋于零，电压放大倍数趋于零的滤波器有频率趋于无穷大零，电压放大倍数趋于零的滤波器有哪一阶低通滤波电路一阶低通滤波电路 p12πRC p12πRCu1jfp1RR1决定于RC频率趋于0时的放倍数为通带放大倍一阶电 (s) (s) (so(1RRf1sC (s)(1RR2u)i1RsC111sR求解传递函数时，只需将放大倍数中的jωs取代即可s的方次称为阶同相输入低通滤如何求解滤波器的幅频特利用电路中“虚短”和“虚断”的基本特点，求解反相输入低通滤需有电阻构成的负反馈网络来确定通带放大倍R2uRPH112πR2fH20lgu频率从0～∞的电压放大倍数u

加R2后uuRR1R2RR(1 jC(1 jC11ffu

j

f

二阶低通滤波电路二阶低通滤波电路简单二阶

j

i∥(Ri

j1

R

j

∥(R

P jPMR M

j(1R21uR11(ff2f03j0特征频率f012π截止频率fpAA(1R21uR11 )f2f特征频 f2πRC 截止频率fp压控电压源二阶为使fP=f0，且在f=f0时幅频特性按－40dB/十倍频下降似断开，放大倍数为通带放大倍f→∞C2趋于短路，uP→0

反馈不起作用，放大倍数→0引入正反引入正反放大倍数。对于不同频率的信号正反馈的强弱uuf3Q ffu压控电压源二阶u1fffu1fff j[32]0f0当当2u3uffuu