信號(hào)的運(yùn)算和處理ppt課件(已修改)
2025-05-14 00:15 本頁(yè)面
【正文】 第七章 信號(hào)的運(yùn)算和處理 有源濾波電路 基本運(yùn)算電路 模擬乘法器及其在運(yùn)算電路中的應(yīng)用 電子信息系統(tǒng)預(yù)處理中所用電路 概述 一 電子信息系統(tǒng)的組成 : 信號(hào)提取： 各類傳感器、天線、光端入口等 信號(hào)預(yù)處理： 從微弱信號(hào)中提取有用信號(hào)，關(guān)鍵是低噪聲，隔離、濾波、阻抗變換 …… 信號(hào)加工： 各類運(yùn)算、信號(hào)放大、轉(zhuǎn)換、比較等 …… 信號(hào)執(zhí)行： 提供各類終端使用的信號(hào) 驅(qū)動(dòng)負(fù)載、輸入計(jì)算機(jī)等 7. 1 基本運(yùn)算電路 二 想運(yùn)放的兩個(gè)工作區(qū) 利用集成運(yùn)放作為放大電路，引入適當(dāng)反饋就可以構(gòu)成具有不同功能的 實(shí)用電路 集成運(yùn)放兩個(gè)工作區(qū) : 線性區(qū)、 非線性區(qū) (一 )、理想運(yùn)放： Aod=∞ Rid = ∞ Ro = 0 KCMR=∞ fH=∞ Uoi, Ioi, = 0 理想運(yùn)算放大器具有 “ 虛短 ” 和 “ 虛斷 ” 的特性，這兩個(gè)特性對(duì)分析線性運(yùn)用的運(yùn)放電路十分有用。為了保證線性運(yùn)用，運(yùn)放必須在閉環(huán) (負(fù)反饋）下工作。 (1)虛短 （ V+? V ） up = un 由于運(yùn)放的電壓放大倍數(shù)很大，一般通用型運(yùn)算放大器的開(kāi)環(huán)電壓放大倍數(shù)都在 80 dB以上。而運(yùn)放的輸出電壓是有限的，一般在 10 V～ 14 V。因此運(yùn)放的差模輸入電壓不足 1 mV，兩輸入端近似等電位，相當(dāng)于 “短路”。 開(kāi)環(huán)電壓放大倍數(shù)越大，兩輸入端的電位越接近相等。 ―虛短 ”是指在分析運(yùn)算放大器處于線性狀態(tài)時(shí)， 可把兩輸入端視為等電位，這一特性稱為虛假短路，簡(jiǎn)稱虛短。顯然不能將兩輸入端真正短路。 (二 )、理想運(yùn)放 的線性 工作區(qū) 線性區(qū)特點(diǎn)： (2)虛斷 （ I39。i ?0） 由于運(yùn)放的差模輸入電阻很大，一般通用型運(yùn)算放大器的輸入電阻都在 1 M?以上。 因此流入運(yùn)放輸入端的電流往往不足 1 ?A，遠(yuǎn)小于輸入端外電路的電流。故通常可把運(yùn)放的兩輸入端視為開(kāi)路，且輸入電阻 越大，兩 輸入端越接近開(kāi)路。 “ 虛斷 ”是指在分析運(yùn)放處于線性狀態(tài)時(shí)，可以把兩輸入端視為等效開(kāi)路，這一特性稱為虛假開(kāi)路，簡(jiǎn)稱虛斷。顯然不能將兩輸入端真正斷路。 運(yùn)放線性運(yùn)用 信號(hào)的放大、運(yùn)算 恒壓源、恒流源電路 有源濾波電路 在運(yùn)放的線性應(yīng)用中，運(yùn)放的輸出與輸入之間加了負(fù)反饋，運(yùn)放工作于線性狀態(tài)。 例 ：有一理想運(yùn)算放大器組成的電路如圖所示，試求輸出電壓的表達(dá)式和電壓放大倍數(shù)。 引入 負(fù)反饋！ 運(yùn)用 “ 虛短 ” 和 “ 虛斷 ” 分析電路。 集成運(yùn)放工作在線性區(qū)的電路特征： _ + ? + ? RF R1 RP ui uo i1 iF ib ib+ 虛地點(diǎn) i1=iF+ ib=iF , ib =0 ib+ =0 u+ =0 u－ =u+=0 FoiRuRu ??1電壓放大倍數(shù) : 10RRuuA Fiu ??? uo U+U uo +UOM UOM ? Ao越大，運(yùn)放的線性范圍越小，必須加負(fù)反饋才能使其工作于線性區(qū)。 若開(kāi)環(huán)，或加正反饋則工作于非線性區(qū)。 _ + ? + A0 三、理想運(yùn)放的非線性工作區(qū)： （ 1） u+＞ u－ 時(shí)， uo=+Uom u+＜ u－ 時(shí)， uo=－ Uom (2)虛斷 （ I39。i ?0） o 理想運(yùn)放 由于運(yùn)放的開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)很大，輸入電阻高，輸出電阻小，在分析時(shí)常將其理想化，稱其所謂的 理想運(yùn)放 。 理想運(yùn)放的條件： ??0A??ir0ro ?)uu(Au 0o ?? ?? ?? ? uu0Ii ?放大倍數(shù)與負(fù)載無(wú)關(guān)，可以分開(kāi)分析。 虛短路 虛開(kāi)路 小結(jié)： 比例運(yùn)算電路： 一、 反相比例運(yùn)算放大器： _ + ? + ? RF R1 RP ui uo i1 iF ib ib+ 虛地點(diǎn) i1=iF+ ib=iF , ib =0 ib+ =0 u+ =0 u－ =u+=0 FoiRuRu ??1電壓放大倍數(shù) : 10RRuuA Fiu ??? 基本電路： 電路的輸入電阻： Ri=R1 反饋方式： 電壓并聯(lián)負(fù)反饋 輸出電阻很??！ _ + ? + ? RF R1 RP ui uo i1 iF ib ib+ 平衡電阻 (使輸入端對(duì)地的靜態(tài)電阻相等 ):RP=R1//RF 輸入、輸出電阻及反饋方式： R0=0 _ + ? + ? RF R1 RP ui uo i1 iF ib ib+ 輸入、輸出電阻及反饋方式： 共模電壓： 02uu ?? ??輸入電阻小、共模電壓為 0以及“虛地” 是反相輸入的特點(diǎn)。 電位為 0，虛地。 2. T型網(wǎng)反相 比例運(yùn)算電路 : 21 RuRu Mi ??iM uRRu12??iM uRRRRui31233 ????324 iii ??44220 RiRiu ???iuRRRRRRu )//1(3421420 ????二、 同相比例運(yùn)算放大器： u= u+= ui ib+ =0 ib =0 _ + ? + ? RF R1 RP ui uo iF i1 Au=1+ RF R1 iF=i1 RP=R1//RF 1RuRuu iFio ??iFo uRRu )1(1??電壓串聯(lián)負(fù)反饋！ 共模電壓： ui 沒(méi)有“虛地”概念。 輸入電阻 : rif= ? 輸出電阻 : rof=0 三、 電壓跟隨器： 電壓并聯(lián)負(fù)反饋，輸入電阻大，輸出電阻小，在電路中作用與分離元件的射極輸出器相同，但是電壓 跟隨 性能好。 io uuuu ??? ??P328 例 R2R4 iuRRRRRRu )//1(3421420 ????iuRRRRRRu )//1(4321320 ????P329 例 加減運(yùn)算電路 反相求和運(yùn)算（加法器） _ + ? + ? R2 R11 R12 ui2 uo RP ui1 i11 i12 iF 0uu ?? ??F1211 iii ??)uRRuRR(u2i1221i1120 ???一、求和運(yùn)算電路： )( 3322110 ififif uRRuRRuRRu ???? 同相求和運(yùn)算： pF uRRu )1(10 ??up ~ ui1 、 ui2 、 ui3 ？ 3214 iiii ???4332211RuRuuRuuRuu ppIpIpI??????3322114321)1111(RuRuRuuRRRRIIIp ??????)(332211RuRuRuRu IIIPp ???此電路如果以 u+為輸入 ，則輸出為： 同
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