第7章信号运算与处理.ppt

1、第七章信号的运算和处理,第一节概述,第二节基本运算电路,模电,运算放大器的两个工作区域（状态）,1.运放的电压传输特性：,设：电源电压VCC=10V。运放的Au=104,7.1概述,第七章,Ui1mV时，运放处于线性区。,Au越大，线性区越小，当Au时，线性区0,2.理想运算放大器：,开环电压放大倍数:Au=差模输入电阻:Rid=输出电阻:Ro=0,集成运放工作在非线性区时的电压传输特性,第一节,为了扩大运放的线性区，给运放电路引入负反馈：,理想运放工作在线性区的条件：电路中有负反馈！,运放工作在线性区的分析方法：虚短（U+=U-）虚断（ii+=ii-=0）,3.线性区,第一节,4.非线性区（

2、正、负饱和输出状态）,运放工作在非线性区的条件：电路中开环工作或引入正反馈！,运放工作在非线性区的分析方法在下一章讨论,第一节,7.2基本运算电路,7.2.1比例电路,7.2.2加减运算电路,7.2.3积分运算电路和微分运算电路,7.2.4对数和反对数运算电路,7.2.5乘法运算电路,第七章,7.2.1比例运算电路,一.反相比例运算,iR=iF（虚断）,因为有负反馈，利用虚短和虚断,u=u+=0（虚地）,反馈方式：,电压并联负反馈,第二节,平衡电阻(使输入端对地的静态电阻相等):R=R/RF,电压放大倍数:,虚地点,例题1.R=10k,RF=20k,ui=-1V。求:uo、Ri，R应为多大？,

3、Au=-（Rf/R1）=-20/10=-2,特点：共模输入电压=0（u=u+=0）缺点：输入电阻小（Ri=R1）,uo=Auui=(-2)(-1)=2V，Ri=R1,RP=R1/Rf=10/20=6.7k,第二节,采用T型反馈网络的反相比例电路,目的：在高比例系数时，为避免RF阻值太大。,分析：u+=u-=0（虚短）i1=i2（虚断）,第二节,采用T型反馈网络的反相比例电路,第二节,二.同相比例运算放大器,u-=u+=ui,i1=iF（虚断）,R=Rf/R,因为有负反馈，利用虚短和虚断,反馈方式：,电压串联负反馈,第二节,例题2.R=10k,Rf=20k,ui=-1V。求:uo，RP应为多大？

4、,uo=Auui=(3)(-1)=-3VR=Rf/R=10/20=6.7k,特点：输入电阻(高),第二节,当R=0时,Au=1,uo=ui,三.电压跟随器,此电路是同相比例运算的特殊情况，输入电阻大，输出电阻小。在电路中作用与分离元件的射极输出器相同，但是电压跟随性能好。,第二节,例3电路如图，已知R2R4，R1=R2。求uO与ui的比例系数？,第二节,例4电路如图，已知uO=-55uI，试求出R5的值。,第二节,1.反相求和运算：,虚地,若R1=R2=R,取RP=R1/R2/Rf,i1+i2=iF,7.2.2加减运算电路,一.加法运算电路,第二节,i1+i2+i3=iF,1.反相求和运算：,

5、所以,2.同相求和运算：,取R2/R3=R1/Rf,第二节,2.同相求和运算：,i1+i2+i3=i4,设,第二节,2.同相求和运算：,第二节,二.减法运算电路,1、利用加法器,vi2-vi1=vi2+(-vi1),反相器（-1）,第二节,叠加定理,（二）减法器,2、差动减法器,Vi1作用,Vi2作用,第二节,（二）减法器,2、差动减法器,综合：,第二节,三.加减运算电路,利用叠加原理求解,1、反向求和,2、同向求和,第二节,三.加减运算电路,综合起来,第二节,例5设计一个运算电路，要求输出电压和输入电压的运算关系式为：uO=10uI1-5uI2-4uI3,解：公式为,取Rf=100k,得：R

6、1=10kR2=50kR3=25k,所以R4=0,一.积分电路,7.2.3积分和微分电路,第二节,反相积分器：如果ui=直流电压U，输出将反相积分，经过一定的时间后输出饱和。,积分时限,设Uom=15V,U=+3V,R=10k,C=1F,=0.05秒,第二节,练习:画出在给定输入波形作用下积分器的输出波形。,(a)阶跃输入信号,(b)方波输入信号,积分器的输入和输出波形图,第二节,应用举例：输入方波，输出是三角波。,第二节,二.微分电路,u-=u+=0,第二节,1、基本微分运算电路,第二节,2、逆函数型微分运算电路,将积分运算电路作为反馈电路，引入的必须是负反馈,第二节,例7如图PID调节器，分析输出电压与输入电压的运算关系式。,解：利用虚断和虚短,第二节,PID调节器,所以：,第二节,一.对数电路,7.2.4对数和反对数运算电路,利用PN结的指数特性实现对数运算,第二节,BJT的发射结有,利用虚短和虚断，电路有,也可利用半导体三极管实现对数运算,第二节,其中，IES是发射结反向饱和电流，uO是ui的对数运算。,注意：ui必须大于零，电路的输出电压小于0.7伏,第二节,二.反对数（指数）电路,第二节,7.2.5乘除法运算电路,实现框图,第二节,1、对数反对数型乘法运算电路,2、模拟乘法器,符号