【正文】 N4321PNPRuRuRuRuRRuRRuRRuRRRRRRRRRRII ????????? 則若10 二、加減運(yùn)算電路 利用疊加原理求解 為反相求和運(yùn)算電路 )( I22fI11fO1 uRRuRRu ???11 )( I44FI33FO2 uRRuRRu ??同相求和運(yùn)算電路 )(2I21I14I43I3FO RuRuRuRuRu ????若電路只有二個輸入，且參數(shù)對稱，電路 )( I1I2fO uuRRu ??上式則為 電路實(shí)現(xiàn)了對輸入差模信號的比例運(yùn)算但輸入電阻較低。1 第 7章 信號的運(yùn)算和處理 重點(diǎn) : 1. 基本運(yùn)算電路 2. 模擬乘法器及其在運(yùn)算電路中的應(yīng)用 3. 有源濾波電路 4. 電子信息系統(tǒng)預(yù)處理中所用放大電路 2 基本運(yùn)算電路 基本運(yùn)算電路：比例、加減、積分、微分、對數(shù)、指數(shù)等。 常用型號AD9620。 1. 采用二極管的對數(shù)運(yùn)算電路 23 2. 利用晶體三極管的對數(shù)運(yùn)算電路 RuiiRIc ??TBESECTBE ,1UueIiiUu??????? 則，設(shè)SCTBE ln IiUu ?RIuUuuSITBEo ln????可見，與二極管構(gòu)成的對數(shù)運(yùn)算電路一樣 ，運(yùn)算關(guān)系受溫度影響。與溫度有關(guān)。 45 f uA?lg20O 通 阻 阻 f1 f2 有源濾波電路 對信號的頻率具有選擇性的電路稱為濾波電路，它的功能是使特定頻率范圍的信號順利通過，而阻止其它頻率信號通過。 注 : 51 四、有源濾波電路的傳遞函數(shù) ( s )( s )( s )i0u UUA ?象函數(shù) : 輸出量與輸入量之比稱為 傳遞函數(shù)，即： 。時，當(dāng)dB4032 pupuup0???????ffAAAff??二、反相輸入低通濾波器 1. 一階電路 通帶放大倍數(shù)（ f＝ 0時）， 12p RRAu ???電路的傳遞函數(shù) RUUA212i0u 11( s )( s )( s )??? ＝用 jω取代 s， 且令 f0=1/(2πR2C) 0pj1ffAA uu???fP= f0 60 2. 二階電路 在一階電路的基礎(chǔ)上，增加 RC環(huán)節(jié)，可使濾波器的過渡帶變窄，衰減斜率的值加大。當(dāng)時，當(dāng)，圖的???0。 0 OICO2O1 ??? u,uuu 可見，電路放大差模信號，抑制共模信號。 電容傳感器可等效為因存儲電荷而產(chǎn)生的電動勢 與一個輸出電容 串聯(lián)，如圖中虛線框內(nèi)。而振蕩器則由外部供電。 88 二、噪聲的來源及抑制措施 （ 1）在電子電路中，電子無序的熱運(yùn)動而產(chǎn)生的噪聲，稱為 熱噪聲 。 干擾和噪聲的來源及抑制方法。 一、干擾的來源及抑制措施 較強(qiáng)的干擾常來源于高壓電網(wǎng)、電焊機(jī)、無線電發(fā)射裝置以及雷電等，它們產(chǎn)生的電磁波或尖峰脈沖通過電源線、磁耦合或傳輸線間的電容進(jìn)入放大電路。 85 A1為輸入放大電路，可同相輸入或反相輸入，分別構(gòu)成同相比例運(yùn)算電路或反相比例運(yùn)算電路。 電壓跟隨器驅(qū)動電壓表，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化顯示。 此外，從傳感器所獲得的信號常為差模信號，并含有較大共模部分。 p0p2020)2j 2()(1)(1uuu AffAffffA??????RCf ?? 2101Fp 1 RRAu ??p221uAQ ???—— 中心頻率 —— 通帶電壓放大倍數(shù) 2200p1j1ffffQAA uu????71 2200p1j1ffffQAA uu????帶阻濾波器的幅頻特性 ? ? 0p2p2p )2(1)2( fAAf uu ?? ?????阻帶寬度 : QffAfffu00p1p2pbw 22 ????? ?? ? 0p2p1p )2(1)2( fAAf uu ?? ?????72 四、全通濾波電路 電壓放大倍數(shù) iiPn j1jj1 URCRCURCRUU ???? ??????????iiO j1j)1( URCRCRRURRU ??? ?????? ?? 式中第一項(xiàng)是 對反相輸入端作用的結(jié)果，第二項(xiàng)是 對同相輸入端作用的結(jié)果，所以 RCRCAu ??j1j1?????iU?iU?73 1?uA?0a r c t a n21 8 0 ff?? ??如虛線所示。因?yàn)橥噍斎攵穗娢豢刂朴杉蛇\(yùn)放 A和 組成的電壓源，故稱之為壓控電壓源濾波電路 (VCVS）。 50 （ 1）有源波電路一般由 RC網(wǎng)絡(luò)和集成運(yùn)放 組成，因而必須在合適的直流電源供電的情況下 才起濾波作用，同時還起放大作用。與為了使根號下為正值， ku I43 為了防止閉鎖現(xiàn)象出現(xiàn)，常在輸出回路串一個二極管，如圖示。 32 差分放大電路的差模傳輸特性是指在差模信號作用下，輸出電壓與輸入電壓的函數(shù)關(guān)系。 限制輸入電流 限制輸出電壓幅值 滯后補(bǔ)償 ◆實(shí)用微分運(yùn)算電路 19 3. 逆函數(shù)型微分運(yùn)算電路 若將積分電路作為反饋回路，則可得到微分運(yùn)算電路。 I1Fo )1( uRRu ??得：uＩ 7 計算方法小結(jié) ，如 N點(diǎn)和 P點(diǎn)。 3 二、“虛短”和“虛斷”是分析 運(yùn)算電路的基本出發(fā)點(diǎn) 通常，在分析運(yùn)算電路時均設(shè)集成運(yùn)放為理想運(yùn)放，因而其兩個輸入端的凈輸入電壓和凈輸入電流均為零，即具有 “ 虛短路 ” 和 “ 虛斷路 ” 兩個特點(diǎn)，這是分析運(yùn)放電路輸出電壓與輸入電壓運(yùn)算關(guān)系的基本出發(fā)點(diǎn)?？梢姡梅e分運(yùn)算電路可實(shí)現(xiàn)方波 三角波的 波形變換和正弦 余弦的移相功能 。 二、指數(shù)運(yùn)算電路 IBE uu ?TISERUueIii ??TISR0UueRIRiu ????則26 2. 集成指數(shù)運(yùn)算電路 在集成運(yùn)算電路中，利用二只雙極性晶體管特性的對稱性，消去 IS對運(yùn)算關(guān)系的影響；并且，采用熱敏電阻補(bǔ)償 UT的 變化。 一 、乘方運(yùn)算電路 2O Ikuu ?Iu當(dāng)正弦波 tUu ?s i n2 iI ? ，則 )2c o s1(s i n2 2i22iO tkUtkUu ?? ???在輸出端加耦合電容，得二倍頻交流電壓。通帶中輸出電壓與輸入電壓之比為 通帶放大倍數(shù) 。對數(shù)幅頻特性下降速度為 20 dB / 十倍頻 。 其值決定于 f = fo附近的頻率特性。 電子信息系統(tǒng)預(yù)處理中所用放大電路 傳感器接收器 隔離、濾波放大、阻抗變換 運(yùn)算、轉(zhuǎn)換、比較 功率放大A/D轉(zhuǎn)換 75 可見，放大器的放大能力將隨信號大小而變。 第一級電路由 A1和A2組成， 與前面三運(yùn)放構(gòu)成的精密放大器中的 R2對應(yīng)， R4和 R5與 精密放大器中 R1對應(yīng) 。 集成隔離放大器有： 變壓器耦合式、光電耦合式、電容 耦合式。 由兩個運(yùn)放 A1和 A2 、兩個恒流源 IREF1和 IREF2 以及一個光電耦合器組成。 設(shè)放大器的輸入、輸出功率為 PSi 、 PSo ，輸入、輸出 噪聲功率為 Pni 、 Pno ， 則噪聲系數(shù)定義為 ffnosonisif lg10( d B ) NNP/PP/PN ?? 或1. 噪聲的來源 89 nosonisi2noso2nisif2lg20)()(lg10( d B )U/UU/UU/UU/UNR/UP??? 則上式可寫為,因2. 抑制噪聲措施 （ 1）為了減小電阻產(chǎn)生的噪聲，可選用金屬膜電阻，且避免使用大阻值電阻 。 （ 3）當(dāng)已知信號頻率范圍時，可加有源濾波電路 。兩側(cè)電路的電源與地也相互獨(dú)立。 因此，變壓器輸入側(cè)將輸入電壓與一個具有較高固定頻率的信號混合（稱為調(diào)制） 。 1?uA?321 RRR 、79 四、應(yīng)用舉例 圖示采用 PN結(jié)溫度傳感器的數(shù)字式溫度計電路。