工学第七章信号的运算和处理.pptx
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1、模 拟 电 子 技 术7.1 概述概述 7.2 基本运算电路基本运算电路7.3*模拟乘法器及其应用模拟乘法器及其应用7.4 有源滤波电路有源滤波电路7.5*电子信息系统预处理中所用放大电路电子信息系统预处理中所用放大电路第七章第七章 信号的运算和处理信号的运算和处理模 拟 电 子 技 术7.1 概概 述述7.1.1 电子信息系统的组成电子信息系统的组成图图7.1.1 电子信息系统的示意图电子信息系统的示意图模 拟 电 子 技 术7.1.2 理想运放的两个工作区理想运放的两个工作区两个工作区:两个工作区:线性区、非线性区线性区、非线性区一、理想运放的性能指标:一、理想运放的性能指标:集成运放的理
2、想化参数是:集成运放的理想化参数是:1开环差模增益开环差模增益(放大倍数放大倍数)Aod=,1052差模输入电阻差模输入电阻 Rid=;2M3输出电阻输出电阻 Ro=0;04共模抑制比共模抑制比 KCMR=;1055上限截止频率上限截止频率 fH=;6失调电压失调电压 UOI、失调电流失调电流 IOI 和它们的温漂均为零,且和它们的温漂均为零,且 无任何内部噪声。无任何内部噪声。模 拟 电 子 技 术二、理想运放在线性工作区二、理想运放在线性工作区1.理想运放在线性区的特点理想运放在线性区的特点(1)uP=uN 虚短虚短(2)iP=iN=0 虚断虚断 2.理想运放工作在线性区理想运放工作在线性
3、区的电路特征:的电路特征:电路中引入负反馈。电路中引入负反馈。uO=Aod(up-uN)Aod=运运放放的的同同相相输输入入端端和和反反相相输输入入端端的的电电位位“无无穷穷”接接近近,好好象象短短路路一一样样,但却不是真正的短路。但却不是真正的短路。运运放放的的同同相相输输入入端端和和反反相相输输入入端端的的电电流流趋趋于于0,好好象象断断路路一一样样,但但却却不是真正的断路。不是真正的断路。模 拟 电 子 技 术三、理想运放工作在非线性区三、理想运放工作在非线性区图图7.1.3 集成运放工作在非线性区时的电压传输特性集成运放工作在非线性区时的电压传输特性up-uNuouOM-uOM理想运放
4、在非线性区的特点:理想运放在非线性区的特点:(1)UO=+UOM uP uN-UOM uP R4,R1=R2R2R4模 拟 电 子 技 术例例7.2.2 电路图电路图已知:已知:uo=-55uIR5=?解:解:R5=500K模 拟 电 子 技 术7.2.2 加减运算电路加减运算电路一、求和运算电路一、求和运算电路1.反相求和运算电路反相求和运算电路(7.2.10)模 拟 电 子 技 术图图7.2.8 利用叠加原理求解运算关系利用叠加原理求解运算关系模 拟 电 子 技 术图图7.2.9 同相求和运算电路同相求和运算电路2.同相求和运算电路同相求和运算电路(7.2.13)当:当:R1/R2/R3/
5、R4=R/RfRP=R1/R2/R3/R4模 拟 电 子 技 术图图7.2.10 加减运算电路加减运算电路二、加减运算电路二、加减运算电路模 拟 电 子 技 术图图7.2.11 利用叠加原理求解加减运算电路利用叠加原理求解加减运算电路当:当:R5/R3/R4=R1/R2/Rf(7.2.15)模 拟 电 子 技 术图图7.2.12 差分比例运算电路差分比例运算电路(7.2.16)模 拟 电 子 技 术图图7.2.13 高输入电阻的差分比例运算电路高输入电阻的差分比例运算电路当:当:R1=Rf2,R3=Rf1模 拟 电 子 技 术例例7.2.3 设计一个运算电路设计一个运算电路设计要求:设计要求:
6、100k10k20k25k当:当:R1/R4=R3/R2/RfR4=模 拟 电 子 技 术作业作业P378 7.1、7.2(1.2.4.5)、7.37.6、7.8、7.12模 拟 电 子 技 术一、积分运算电路一、积分运算电路(7.2.19)7.2.3 积分运算电路和微分运算电路积分运算电路和微分运算电路积分起始时刻值积分起始时刻值模 拟 电 子 技 术当当 uI 为为常数常数时,时,设设 uo(t0)=0当当 uI 为为阶跃信号阶跃信号时,时,模 拟 电 子 技 术当输入为方波和正弦波时,当输入为方波和正弦波时,防止低频增益过大防止低频增益过大模 拟 电 子 技 术图图7.2.18 基本微分
7、运算电路基本微分运算电路二、微分运算电路二、微分运算电路1.基本微分运算电路基本微分运算电路虚地虚地uItOuOtO模 拟 电 子 技 术2.实用微分运算电路实用微分运算电路限制输出电压限制输出电压限制输入电流限制输入电流补偿电容,补偿电容,提高稳定性提高稳定性uItOuOtO模 拟 电 子 技 术3.逆函数型微分运算电路逆函数型微分运算电路模 拟 电 子 技 术例例7.2.4 电路图电路图已知:已知:C1=C2=C。求求uo与与ui的关系的关系由由N点电流方程得:点电流方程得:由由P点电流方程得:点电流方程得:模 拟 电 子 技 术例例7.2.5 PID调节器调节器电路图电路图模 拟 电 子
8、 技 术7.2.4 对数运算电路和指数运算电路对数运算电路和指数运算电路1.采用二极管的对数运算电路采用二极管的对数运算电路一、对数运算电路一、对数运算电路 利利用用PN结结的的指指数数特特性性实实现对数运算现对数运算模 拟 电 子 技 术2.利用三极管的对数运算电路利用三极管的对数运算电路利用半导体三极管实现对数运算利用半导体三极管实现对数运算注意:注意:ui必须大于零,电路的输出电压必须大于零,电路的输出电压uO小于小于0.7伏伏发射结反向发射结反向饱和电流饱和电流模 拟 电 子 技 术uO是是ui的指数运算的指数运算用半导体三极管实现用半导体三极管实现反对数运算电路反对数运算电路利用虚短
9、和虚断,电路有利用虚短和虚断,电路有要求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以上两个电路温漂很严重,实际电路都有温度补偿电路二、指数运算电路二、指数运算电路模 拟 电 子 技 术图图7.2.5 利用对数和指数运算电路实现的利用对数和指数运算电路实现的乘法运算乘法运算电路的方框图电路的方框图模 拟 电 子 技 术图图7.2.30 乘法运算电路乘法运算电路模 拟 电 子 技 术7.2.6 集成运放性能指标集成运放性能指标对运算误差的影响对运算误差的影响一、一、Aod和和rid为有限值时,对反相比例运算电路为有限值时,对反相比例运算电路 运算误差的影响运算误差的影响模 拟 电 子 技
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