模拟电子技术基础：第七章 信号的运算和处理

第七章信号的运算和处理§7.1集成运放组成的运算电路§7.2模拟乘法器及其在运算电路中的应用§7.3有源滤波电路4学时本章习题

7.57.67.107.127.147.19电子信息系统传感器接收器隔离、滤波、放大运算、转换、比较功放执行机构第七章

第八章第九章信号的产生A/D转换电子信息系统的供电电源第十章§7.1

集成运放组成的运算电路一、概述二、比例运算电路三、加减运算电路四、积分运算电路和微分运算电路五、对数运算电路和指数运算电路本节知识点要求：掌握基于集成运放的比例（含加减）运算电路；理解积分运算电路和微分运算电路原理；了解对数运算电路、指数运算电路原理。一、概述uN=uP

……虚短路iN=iP=0……虚断路1.电路特征：引入负反馈无源网络集成运放线性工作:

uo=Aod(uP-uN)分析方法：“虚短”和“虚断”是基本出发点二、比例运算电路哪种组态的负反馈？1.反相输入保证输入级的对称性R′=R∥Rf3)为什么？

电压并联2)电路的输入电阻为多少？Rf

太大，噪声大。如何利用相对小的电阻获得-100的比例系数？iN

=iP

=0，uN

=uP

=0若要Ri

=100kΩ，比例系数为-100，Rf

=？T形反馈网络2.同相输入哪种组态的负反馈？电压串联输入电阻为多少？RRf输入电阻为多少？类似电路同相输入比例运算电路的特例：电压跟随器哪种组态的负反馈？电压串联电压跟随器有什么意义？三、加减运算电路方法一：节点电流法1.反相求和方法二：利用叠加原理2.同相求和3.加减运算R1∥R2∥Rf=

R3∥R4∥R5实现差分放大电路讨论一：（1）组成哪种基本运算电路？（2）在求解第一级电路的运算关系时可以不考虑第二级电路的影响,为什么?讨论二：课堂练习讨论三：求解电路

该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相比有什么优点？1.积分运算电路四、积分和微分运算电路移相积分运算实现不同的功能线性积分波形变换正弦稳态时一阶有源低通＋－

RR该积分电路有问题吗?uo(t)正弦稳态时实用积分电路＋－ui(t)CRRfRp被积分信号的频率应满足：＋ui(t)uo(t)CRRfRp-方波变三角波R2的作用？2、微分器（反相微分器）uo(t)＋－ui(t)CRpRfiC(t)iRf(t)正弦稳态时：＋－ui(t)CRp

RfiC(t)iRf(t)uo(t)一阶有源高通实际微分电路:uo(t)＋－ui(t)CRfRRp正弦稳态时频率太高失去微分作用被微分信号的频率应满足：＋－ui(t)CRfRRpuo(t)积分器和微分器也称为移相器＋－ui(t)CRfRRp＋ui(t)uo(t)CRRfRp-1.对数运算五、对数和指数运算电路集成对数运算电路热敏电阻？温度系数为正？为负？2.指数运算电路3.用对数，指数运算电路实现乘法、除法运算电路§7.2

模拟乘法器及其在

运算电路中的应用一、模拟乘法器简介二、在运算电路中的应用本节知识点要求：理解模拟乘法器工作原理；了解模拟乘法器在运放运算电路中的应用。模拟乘法器(直接实现运算的电路)一、模拟乘法器简介1.变跨导型模拟乘法器的基本原理理想情况下，ri1、ri2、fH为无穷大，失调电压、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、两象限和四象限之分2.模拟乘法器的符号及等效电路k二、在运算电路中的应用2.乘方运算1.乘法运算若k=+0.1V-1，ui1=ui2=10V，则uo

=10V实现了对正弦波信号二倍频变换kk3.

除法运算集成运放必须引入负反馈！kK和ui2

的极性应相同电路中ui、

k的极性是什么？为什么？4.

开方运算若集成运放的负反馈通路中为某种运算电路，则整个电路实现其逆运算！如何实现开三次方运算电路？k清华大学华成英hchya@讨论1)标出集成运放的“＋”和“－”+_+_清华大学华成英hchya@讨论

R1=R2求解uo=f(ui)=?二极管什么时候导通？什么时候截止？在运放应用电路中开关管的工作状态往往决定于输入信号或输出信号的极性2)求解uo=f(ui)=?ui

<0导通,ui

>0截止§7.3有源滤波电路一、概述二、低通滤波器三、高通、带通、带阻滤波器四、状态变量型滤波器本节知识点要求：初步建立滤波器的概念；理解有源低通滤波电路的工作原理;

了解其它类型滤波电路。滤波：使指定频段的信号顺利通过，其它频率的信号被衰减，用幅频特性描述滤波特性滤波电路的种类低通滤波器（LPF）通带放大倍数通带截止频率下降速率理想幅频特性一、概述高通滤波器（HPF）带通滤波器（BPF）带阻滤波器（BEF））全通滤波器（APF））理想滤波器的幅频特性选频电路抗已知频率的干扰f-φ转换无源滤波电路无源滤波电路:用于高电压大电流(如直流电源中的滤波电路)但电路性能随负载变化

有源滤波电路的滤波参数可以不随负载变化有源滤波电路电压跟随器隔离滤波电路与负载电阻其输出电压和电流的大小可以调节二、低通滤波器（1）一阶电路1.同相输入幅频特性（2）简单二阶LPFC1=C2截止频率fp

≈0.37foC1=C2（3）压控电压源二阶

LPF引入正反馈为使fp

=

fo，且在f=

fo

时，幅频特性按－40dB/十倍频下降

f→0，ZC1→∞，正反馈很弱，放大倍数为通带放大倍数

f→∞，ZC2→0

，正反馈不起作用，放大倍数→0

因而有可能在f=f

0时放大倍数等于或大于通带放大倍数C1=C2列P、M点的节点电流方程，整理可得：2.反相输入低通滤波器需有电阻构成的负反馈网络来确定通带放大倍数三、高通、带通、带阻有源滤波器与LPF有对偶性，将

LPF的电阻和电容互换，就可得

HPF电路1.高通滤波器（HPF）ff2.带通滤波器（BPF）ffH

＞fLfLfHOOO3.带阻滤波器（BEF）fH

＜fL四、状态变量型滤波器将比例、积分、求和等基本运算电路组合，实现各种滤波功能的电路，称为状态变量型滤波器低通环节加在负反馈通路来实现高通利用“逆运算”方法R2对A1引入的仍然是负反馈通带放大倍数决定于电阻组成的负反馈网络二阶状态变量滤波器的组成通带放大倍数决定于电阻组成的负反馈网络负反馈负反馈运算电路与有源滤波器的比较相同之处电路中均引入深度负反馈，因而集成运放均工作在线性区,均有“虚短”和“虚断”的特点不同之处运算电路研究的是时域问题;

有源滤波电路研究