【正文】 2022年 2月 16日 3時(shí) 17分 運(yùn)算放大器在信號(hào)運(yùn)算方面的應(yīng)用 if=iC+iR 其輸入、輸出關(guān)系為 電路與電子技術(shù) （中冊(cè) 進(jìn)行微分運(yùn)算時(shí)，應(yīng)注意以下 3個(gè)問(wèn)題。 電路與電子技術(shù) （中冊(cè) 但當(dāng)頻率高 到一定程度時(shí)， R1和 Cf的 作用使閉環(huán)放大倍數(shù)減 小，從而抑制了高頻噪聲。模擬電子技術(shù)）（第 2版） 第 5章 運(yùn)算放大器的應(yīng)用 2022/2/16 15:17 2022年 2月 16日 3時(shí) 17分 運(yùn)算放大器在信號(hào)運(yùn)算方面的應(yīng)用 ? 對(duì)數(shù)與反對(duì)數(shù)運(yùn)算放大器 ? 1. 對(duì)數(shù)運(yùn)算電路 ?對(duì)數(shù)運(yùn)算放大器能對(duì)輸入信號(hào)實(shí)行對(duì)數(shù)運(yùn)算，它是一種非常有用的非線性函數(shù)運(yùn)算放大器。在圖 ，利用 “ 虛地 ” 及 “ 虛斷 ” 的概念，易得 （ 510） 電路與電子技術(shù) （中冊(cè) 圖 利用三極管的對(duì)數(shù) 特性組成的對(duì)數(shù)運(yùn)算電路 電路與電子技術(shù) （中冊(cè) ? 2. 反對(duì)數(shù)運(yùn)算電路 ?將對(duì)數(shù)元件置于反相運(yùn)算放大器的輸入回路中，就組成了簡(jiǎn)單的反對(duì)數(shù)運(yùn)算放大器，原理電路如圖 所示。模擬電子技術(shù)）（第 2版） 第 5章 運(yùn)算放大器的應(yīng)用 2022/2/16 15:17 2022年 2月 16日 3時(shí) 17分 運(yùn)算放大器在信號(hào)運(yùn)算方面的應(yīng)用 ? 【 例 】 試分析圖 的工作原理，并選擇 R1的值。圖 ，它有兩個(gè)用來(lái)輸入信號(hào)的輸入端 x和 y，以及用來(lái)將相乘的結(jié)果輸出的輸出端 o。模擬電子技術(shù)）（第 2版） 第 5章 運(yùn)算放大器的應(yīng)用 2022/2/16 15:17 2022年 2月 16日 3時(shí) 17分 運(yùn)算放大器在信號(hào)運(yùn)算方面的應(yīng)用 ? 1. 用對(duì)數(shù)和法實(shí)現(xiàn)模擬乘法器 ?由對(duì)數(shù)電路實(shí)現(xiàn)乘法運(yùn)算的數(shù)學(xué)原理式為 (512) ?根據(jù)式（ 512），不難得出乘法運(yùn)算電路的組成方框圖和原理圖，分別如圖 （ a）、（ b）所示。模擬電子技術(shù)）（第 2版） 第 5章 運(yùn)算放大器的應(yīng)用 2022/2/16 15:17 2022年 2月 16日 3時(shí) 17分 運(yùn)算放大器在信號(hào)運(yùn)算方面的應(yīng)用 ?式中 ?于是 （ 516） ?輸出電壓 （ 517） ?式（ 517）即為差分放大器傳輸特性的表達(dá)式。 ?差分放大器的輸入電流為 ?當(dāng) ux2UT（小信號(hào)條件）時(shí)，式（ 518）可簡(jiǎn)化為 ?式（ 519）表明，當(dāng) uy、 ux均處于小信號(hào)微分增量的條件下，圖 ，即輸出是兩個(gè)輸入信號(hào)乘積的函數(shù)。模擬電子技術(shù)）（第 2版） 第 5章 運(yùn)算放大器的應(yīng)用 2022/2/16 15:17 2022年 2月 16日 3時(shí) 17分 運(yùn)算放大器在信號(hào)運(yùn)算方面的應(yīng)用 ?總的差動(dòng)電流 iC為 iC=（ i3+i5） （ i4+i6） （ 526） 將式（ 521）～式（ 525）代入式（ 526），整理，得 （ 528） 電路與電子技術(shù) （中冊(cè) 模擬電子技術(shù)）（第 2版） 第 5章 運(yùn)算放大器的應(yīng)用 2022/2/16 15:17 2022年 2月 16日 3時(shí) 17分 運(yùn)算放大器在信號(hào)運(yùn)算方面的應(yīng)用 ?（ 3）線性化可變跨導(dǎo)型模擬乘法器 ?圖 。模擬電子技術(shù)）（第 2版） 第 5章 運(yùn)算放大器的應(yīng)用 2022/2/16 15:17 2022年 2月 16日 3時(shí) 17分 運(yùn)算放大器在信號(hào)運(yùn)算方面的應(yīng)用 ?兩式之比為 （ 534） ?這里 α1=α2（因兩管特性匹配），將式（ 534）代入式（ 533），得 （ 535） ?如果通過(guò)電路設(shè)計(jì)和元件參數(shù)選擇，使圖 流源 I1和 I2相等，另外，再使 I3=I4，則式（ 535）可簡(jiǎn)化為 （ 536） 電路與電子技術(shù) （中冊(cè) 圖 ，表 接元件精度的要求。 10V 121 100 11 121 15 12 11 15 15 ux=177。模擬電子技術(shù)）（第 2版） 第 5章 運(yùn)算放大器的應(yīng)用 2022/2/16 15:17 2022年 2月 16日 3時(shí) 17分 運(yùn)算放大器在信號(hào)運(yùn)算方面的應(yīng)用 ? 【 例 】 試分析圖 。 電路與電子技術(shù) （中冊(cè) 模擬電子技術(shù)）（第 2版） 第 5章 運(yùn)算放大器的應(yīng)用 2022/2/16 15:17 2022年 2月 16日 3時(shí) 17分 運(yùn)算放大器在信號(hào)運(yùn)算方面的應(yīng)用 ? 【 例 】 實(shí)現(xiàn)求解 z=（ ax2+bx+c）方程的電路。模擬電子技術(shù)）（第 2版） 第 5章 運(yùn)算放大器的應(yīng)用 2022/2/16 15:17 2022年 2月 16日 3時(shí) 17分 運(yùn)算放大器在信號(hào)運(yùn)算方面的應(yīng)用 ? 4. 雙平衡模擬乘法器在電子通信中的作用 ?為了描述其工作原理，首先介紹調(diào)幅、檢波、調(diào)頻、鑒頻及變頻等基本概念。它實(shí)際上是調(diào)幅的相反過(guò)程。 ?調(diào)頻波的解調(diào)，簡(jiǎn)稱為鑒頻。模擬電子技術(shù)）（第 2版） 第 5章 運(yùn)算放大器的應(yīng)用 2022/2/16 15:17 2022年 2月 16日 3時(shí) 17分 運(yùn)算放大器在信號(hào)運(yùn)算方面的應(yīng)用 ?（ 3）變頻 ?在電子技術(shù)中，經(jīng)常需要將某一頻率的信號(hào)變換成另一頻率的信號(hào)。 圖 變頻過(guò)程示意圖 電路與電子技術(shù) （中冊(cè) 模擬電子技術(shù)）（第 2版） 第 5章 運(yùn)算放大器的應(yīng)用 2022/2/16 15:17 2022年 2月 16日 3時(shí) 17分 運(yùn)算放大器在信號(hào)運(yùn)算方面的應(yīng)用 ?集成電路雙差分同步檢波器如圖 。模擬電子技術(shù)）（第 2版） 第 5章 運(yùn)算放大器的應(yīng)用 2022/2/16 15:17 2022年 2月 16日 3時(shí) 17分 運(yùn)算放大器在信號(hào)運(yùn)算方面的應(yīng)用 ?經(jīng)設(shè)置在內(nèi)電路中的濾波電路進(jìn)行中頻濾波，在 uo+檢出負(fù)向視頻信號(hào)，在 uo檢出正向視頻信號(hào)，從 uo輸出的視頻信號(hào) uo=（ uo+） （ uo），產(chǎn)生一個(gè)負(fù)向的視頻信號(hào)，其工作波形如圖 。 ?①線性良好，小信號(hào)時(shí)也能保持良好的線性。 ?④ VT VT2的混頻作用也可輸出 。 ? 1. 低通濾波器 ?低頻能通過(guò)而高頻不能通過(guò) 的濾波器稱為低通濾波器。 圖 一種低通濾波器 圖 另一種低通濾波器 電路與電子技術(shù) （中冊(cè) 模擬電子技術(shù)）（第 2版） 第 5章 運(yùn)算放大器的應(yīng)用 2022/2/16 15:17 2022年 2月 16日 3時(shí) 17分 運(yùn)算放大器在信號(hào)處理方面的應(yīng)用 ?一階低通濾波器電路的幅頻特性如圖 。 ?按理想運(yùn)算放大器的特點(diǎn)進(jìn) 行分析，可求得 然后可列出以下節(jié)點(diǎn)方程 圖 二階有源低通濾波電路 電路與電子技術(shù) （中冊(cè) 電路與電子技術(shù) （中冊(cè) 圖 一階、二階低通濾波器的幅頻特性 電路與電子技術(shù) （中冊(cè) 將圖 R、 C互換后，即得到圖 所示的一階高通有源濾波電 路。其幅頻特性如圖 。能通過(guò)信號(hào)的頻段 B稱為帶寬，即 B=ω2ω1 ?帶寬中點(diǎn)角頻率稱為中心角頻率 ω0，即 電路與電子技術(shù) （中冊(cè) 電路與電子技術(shù) （中冊(cè) 模擬電子技術(shù)）（第 2版） 第 5章 運(yùn)算放大器的應(yīng)用 2022/2/16 15:17 2022年 2月 16日 3時(shí) 17分 運(yùn)算放大器在信號(hào)處理方面的應(yīng)用 ? 1. 基本采樣保持電路的組成與工作原理 ?采樣保持電路由模擬開關(guān)、模擬信號(hào)存儲(chǔ)電容和緩沖放大器三部分組成。為提高采樣保持電路的精度和速度，可以從元件和電路設(shè)計(jì)兩方面入手。 電路與電子技術(shù) （中冊(cè) 其等效電路如圖 （ b）所示。 ?在保持期，控制電平為低電平， VT1導(dǎo)通， VT VT截止，其等效電路如圖 （ c）所示。模擬電子技術(shù)）（第 2版） 第 5章 運(yùn)算放大器的應(yīng)用 2022/2/16 15:17 2022年 2月 16日 3時(shí) 17分 運(yùn)算放大器在信號(hào)處理方面的應(yīng)用 ? 電壓比較器 ?電壓比較器將一個(gè)模擬量的電壓信號(hào)和一個(gè)參考電壓進(jìn)行比較，用來(lái)判斷輸入信號(hào)電位之間的相對(duì)大小，此時(shí)集成運(yùn)算放大器工作于非線性區(qū)。模擬電子技術(shù)）（第 2版） 第 5章 運(yùn)算放大器的應(yīng)用 2022/2/16 15:17 2022年 2月 16日 3時(shí) 17分 運(yùn)算放大器在信號(hào)處理方面的應(yīng)用 ? 1. 單限比較器 ?它只有一個(gè)門限電位 Em,當(dāng)輸入電壓大于或小于它時(shí)，比較器輸出的邏輯電平發(fā)生轉(zhuǎn)換。模擬電子技術(shù)）（第 2版） 第 5章 運(yùn)算放大器的應(yīng)用 2022/2/16 15:17 2022年 2月 16日 3時(shí) 17分 運(yùn)算放大器在信號(hào)處理方面的應(yīng)用 ?（ 2）同相輸入模擬電壓、輸出箝位 ?如圖 （ b）所示 ,令 UZ為穩(wěn)壓管 VDZ的穩(wěn)定電壓，uV為 VDZ的正向壓降，則輸出電壓為 （ 546） 圖 通用運(yùn)算放大器組成的單限比較器 電路與電子技術(shù) （中冊(cè) 這在控制系統(tǒng)中對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)是很不利的。模擬電子技術(shù)）（第 2版） 第 5章 運(yùn)算放大器的應(yīng)用 2022/2/16 15:17 2022年 2月 16日 3時(shí) 17分 運(yùn)算放大器在信號(hào)處理方面的應(yīng)用 圖 遲滯比較器電路 電路與電子技術(shù) （中冊(cè) 模擬電子技術(shù)）（第 2版） 第 5章 運(yùn)算放大器的應(yīng)用 2022/2/16 15:17 2022年 2月 16日 3時(shí) 17分 運(yùn)算放大器在信號(hào)處理方面的應(yīng)用 ?由分析可知 ,這個(gè)遲滯比較器具有下行遲滯特性，其電壓傳輸特性也如圖 ， ΔEm稱為門限寬度。根據(jù)門限寬度的要求，由式（ 550）可得 ?選 Rt=10kΩ， RF=30kΩ，根據(jù)上門限電位的要求，由式（ 550）可得 電路與電子技術(shù) （中冊(cè) ?根據(jù)以上分析，當(dāng)滿足下列條件 Ed+uVEjEg時(shí)，可得出這個(gè)比較器的三個(gè)參數(shù)為 （ 551） 電路與電子技術(shù) （中冊(cè) （ 552） 電路與電子技術(shù) （中冊(cè) 模擬電子技術(shù)）（第 2版） 第 5章 運(yùn)算放大器的應(yīng)用 2022/2/16 15:18 2022年 2月 16日 3時(shí) 17分 運(yùn)算放大器在信號(hào)處理方面的應(yīng)用 ? 【 例 】 圖 ，如需對(duì)某一參數(shù)（如溫度、壓力等）進(jìn)行監(jiān)控，可由傳感器取得監(jiān)控信號(hào)， ui、 uR是參考電壓。 ? R3在 uo為高電位時(shí)，起分壓、限流的作用。已知運(yùn)算放大器 177。 7V。 當(dāng) uu+時(shí) uo=Uo（ sat） 當(dāng) uu+時(shí) uo=+Uo（ sat） 運(yùn)算放大器同相輸入端 u+=0，而輸出 uo的最大值被穩(wěn)壓管箝位， 177。 電路與電子技術(shù) （中冊(cè) ?（ 3）若要得到圖 （ b）所示特性，電路應(yīng)如圖（ c）所示。模擬電子技術(shù)）（第 2版） 第 5章 運(yùn)算放大器的應(yīng)用 2022/2/16 15:18 2022年 2月 16日 3時(shí) 17分 運(yùn)算放大器在波形發(fā)生器方面的應(yīng)用 ?波形的占空比，可以通過(guò)改變充、放電時(shí)間常數(shù)的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，如圖 （ c）所示。 圖 三角形 波發(fā)生器 電路與電子技術(shù) （中冊(cè) （ 556） 電路與電子技術(shù) （中冊(cè) ?由此可見，正、負(fù)向積分的速率相差很大，從而形成鋸齒波電壓，如圖 。 （ 557） 圖 正弦 波發(fā)生器的 組成方框圖 電路與電子技術(shù) （中冊(cè) ?圖中的運(yùn)算放大器接成反相組態(tài)，它有 180o的相移，三節(jié) RC電路再產(chǎn)生 180o的相移，從而滿足了振蕩相位條件。利用雙 T型選頻網(wǎng)絡(luò)的這一優(yōu)良選頻特性，將它并接在運(yùn)算放大器的負(fù)反饋回路中，再引入適量的正反饋，就能組成選頻特性十分良好的正弦波發(fā)生器，電路如圖 。對(duì)于式（ 558）微分方程，最簡(jiǎn)易的實(shí)現(xiàn)方法是模擬積分法，對(duì)式（ 558）積分兩次得 ，其電路如圖 。 ?它主要由斜坡電壓發(fā)生器、比較器及相應(yīng)的數(shù)字電路組成，其電路原理圖如圖 （ a）所示。 ?圖 ，其最大值不能超過(guò)積分運(yùn)算放大器的額定輸出電壓。 ?（ 1）壓控振蕩器的工作原理 ?它由積分器 A遲滯比較器 A2和模擬開關(guān) S等組成，如圖