【正文】 17 2022年 2月 16日 3時 17分 運算放大器在信號運算方面的應用 ? 對數(shù)與反對數(shù)運算放大器 ? 1. 對數(shù)運算電路 ?對數(shù)運算放大器能對輸入信號實行對數(shù)運算，它是一種非常有用的非線性函數(shù)運算放大器。 圖 基本對數(shù)運算電路 電路與電子技術 （中冊 在圖 ，利用 “ 虛地 ” 及 “ 虛斷 ” 的概念，易得 （ 510） 電路與電子技術 （中冊 ?進行對數(shù)運算時，應注意 以下 3個問題。 圖 利用三極管的對數(shù) 特性組成的對數(shù)運算電路 電路與電子技術 （中冊 從這個觀點出發(fā)，最好選用偏置電流及其漂移很小的運算放大器。 ? 2. 反對數(shù)運算電路 ?將對數(shù)元件置于反相運算放大器的輸入回路中，就組成了簡單的反對數(shù)運算放大器，原理電路如圖 所示。模擬電子技術）（第 2版） 第 5章 運算放大器的應用 2022/2/16 15:17 2022年 2月 16日 3時 17分 運算放大器在信號運算方面的應用 ?當圖 ，有 ?從實際應用來看，這個電路存在的問題與簡單對數(shù)放大器類同，也必須進行溫度補償。模擬電子技術）（第 2版） 第 5章 運算放大器的應用 2022/2/16 15:17 2022年 2月 16日 3時 17分 運算放大器在信號運算方面的應用 ? 【 例 】 試分析圖 的工作原理，并選擇 R1的值。 ?一般來說，電阻 R1可由下述不 等式確定： 圖 改進型對數(shù)放大器電路 電路與電子技術 （中冊 圖 ，它有兩個用來輸入信號的輸入端 x和 y，以及用來將相乘的結果輸出的輸出端 o。 ?下面分別介紹如何用對數(shù)和法、可變跨導法來實現(xiàn)模擬信號相乘。模擬電子技術）（第 2版） 第 5章 運算放大器的應用 2022/2/16 15:17 2022年 2月 16日 3時 17分 運算放大器在信號運算方面的應用 ? 1. 用對數(shù)和法實現(xiàn)模擬乘法器 ?由對數(shù)電路實現(xiàn)乘法運算的數(shù)學原理式為 (512) ?根據(jù)式（ 512），不難得出乘法運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）（第 2版） 第 5章 運算放大器的應用 2022/2/16 15:17 2022年 2月 16日 3時 17分 運算放大器在信號運算方面的應用 ? 2. 用跨導法實現(xiàn)模擬乘法器 ?（ 1）雙極型差分放大器的傳輸特性 ?根據(jù)式（ 58），三極管的 iE與 uBE的關系為 ?式中， ?在運算放大器中，三極管的發(fā)射結總是處于正向偏置的，并有 ，于是上式可簡化為 電路與電子技術 （中冊 模擬電子技術）（第 2版） 第 5章 運算放大器的應用 2022/2/16 15:17 2022年 2月 16日 3時 17分 運算放大器在信號運算方面的應用 ?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式。模擬電子技術）（第 2版） 第 5章 運算放大器的應用 2022/2/16 15:17 2022年 2月 16日 3時 17分 運算放大器在信號運算方面的應用 ?（ 2）雙平衡模擬乘法器 ?如圖 ， 此時不考慮基極電流影響 （ α=1） ,由式（ 514）、 （ 515）可得 圖 一般差分電路 電路與電子技術 （中冊 ?差分放大器的輸入電流為 ?當 ux2UT（小信號條件）時，式（ 518）可簡化為 ?式（ 519）表明，當 uy、 ux均處于小信號微分增量的條件下，圖 ，即輸出是兩個輸入信號乘積的函數(shù)。模擬電子技術）（第 2版） 第 5章 運算放大器的應用 2022/2/16 15:17 2022年 2月 16日 3時 17分 運算放大器在信號運算方面的應用 ?雙差分電路（又稱雙平衡電路），如圖 ，可實現(xiàn)四象限乘法。模擬電子技術）（第 2版） 第 5章 運算放大器的應用 2022/2/16 15:17 2022年 2月 16日 3時 17分 運算放大器在信號運算方面的應用 ?總的差動電流 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 （中冊 所以圖 又稱為雙平衡模擬乘法器。模擬電子技術）（第 2版） 第 5章 運算放大器的應用 2022/2/16 15:17 2022年 2月 16日 3時 17分 運算放大器在信號運算方面的應用 ?（ 3）線性化可變跨導型模擬乘法器 ?圖 。模擬電子技術）（第 2版） 第 5章 運算放大器的應用 2022/2/16 15:17 2022年 2月 16日 3時 17分 運算放大器在信號運算方面的應用 圖 線性化可變跨導型模擬乘法器 電路與電子技術 （中冊 模擬電子技術）（第 2版） 第 5章 運算放大器的應用 2022/2/16 15:17 2022年 2月 16日 3時 17分 運算放大器在信號運算方面的應用 ?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） ?如果通過電路設計和元件參數(shù)選擇，使圖 流源 I1和 I2相等，另外，再使 I3=I4，則式（ 535）可簡化為 （ 536） 電路與電子技術 （中冊 模擬電子技術）（第 2版） 第 5章 運算放大器的應用 2022/2/16 15:17 2022年 2月 16日 3時 17分 運算放大器在信號運算方面的應用 ? 3. 單片集成通用型乘法器 ?國產(chǎn)四象限模擬乘法器 CB1595/1495 類似于國外的 MC1595/1495，外部 引腳如圖 。 圖 ，表 接元件精度的要求。模擬電子技術）（第 2版） 第 5章 運算放大器的應用 2022/2/16 15:17 2022年 2月 16日 3時 17分 運算放大器在信號運算方面的應用 電源 x輸入 y輸入 y增益調整電阻 x增益調整電阻 x工作電流調整電阻 y電流或標度系數(shù)調整電阻 輸出 U+ U INX+ INX INy+ INy Ry Rx R13 R3 OUT+ OUT C14 J14 1 7 9 12 4 8 5 6 10 11 13 3 2 14 外引線 功能 封裝形式 表 CB1595外引線功能 電阻（ kΩ） R1 R5 R6 R7 R8 R9 R13 RA RB RL Rx Ry 公差（ %） 5 1 1 1 1 1 1 5 20 5 5 U+=32V, ux=177。 10V 121 100 11 121 15 12 11 15 15 ux=177。 5V U+=15V, U=15V 300 100 100 300 ∞ 12 表 CB1595模擬乘法器外接元件精度 電路與電子技術 （中冊 模擬電子技術）（第 2版） 第 5章 運算放大器的應用 2022/2/16 15:17 2022年 2月 16日 3時 17分 運算放大器在信號運算方面的應用 ? 【 例 】 試分析圖 。模擬電子技術）（第 2版） 第 5章 運算放大器的應用 2022/2/16 15:17 2022年 2月 16日 3時 17分 運算放大器在信號運算方面的應用 ?解：（ 1）圖 （ a）所示電路中，對于反相輸入端u=0，而 R1＝ R2，所以 um=uz又因為 所以 這是模擬除法器的輸入、輸出關系。 電路與電子技術 （中冊 ?（ 4）圖 （ d）所示電路中， ，其功能是模擬乘法。模擬電子技術）（第 2版） 第 5章 運算放大器的應用 2022/2/16 15:17 2022年 2月 16日 3時 17分 運算放大器在信號運算方面的應用 ? 【 例 】 實現(xiàn)求解 z=（ ax2+bx+c）方程的電路。原理圖如圖 （ a）所示，電路圖如圖 （ b）所示。模擬電子技術）（第 2版） 第 5章 運算放大器的應用 2022/2/16 15:17 2022年 2月 16日 3時 17分 運算放大器在信號運算方面的應用 ? 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，首先介紹調幅、檢波、調頻、鑒頻及變頻等基本概念。模擬電子技術）（第 2版） 第 5章 運算放大器的應用 2022/2/16 15:17 2022年 2月 16日 3時 17分 運算放大器在信號運算方面的應用 ?圖 （ a）所示是高頻等幅載波電壓 uc=Ucmcosωct的波形；圖 （ b）所示是調制信號 Um=Umcosωmt的波形；圖 （ c）所示是調制后的載波波形，它的頻率不變化，但振幅隨調制信號的變化而變化。它實際上是調幅的相反過程。 電路與電子技術 （中冊 ?調頻波的解調，簡稱為鑒頻。其工作過程如圖 （ a）、（ b）、（ c）所示。模擬電子技術）（第 2版） 第 5章 運算放大器的應用 2022/2/16 15:17 2022年 2月 16日 3時 17分 運算放大器在信號運算方面的應用 ?（ 3）變頻 ?在電子技術中，經(jīng)常需要將某一頻率的信號變換成另一頻率的信號。 圖 鑒頻過程 電路與電子技術 （中冊 圖 變頻過程示意圖 電路與電子技術 （中冊 下面以視頻同步檢波器為例，說明其工作原理。模擬電子技術）（第 2版） 第 5章 運算放大器的應用 2022/2/16 15:17 2022年 2月 16日 3時 17分 運算放大器在信號運算方面的應用 ?集成電路雙差分同步檢波器如圖 。為了便于分析，雙差分輸入都用方波的形式表示，數(shù)學分析如下。模擬電子技術）（第 2版） 第 5章 運算放大器的應用 2022/2/16 15:17 2022年 2月 16日 3時 17分 運算放大器在信號運算方面的應用 ?經(jīng)設置在內電路中的濾波電路進行中頻濾波，在 uo+檢出負向視頻信號，在 uo檢出正向視頻信號，從 uo輸出的視頻信號 uo=（ uo+） （ uo），產(chǎn)生一個負向的視頻信號，其工作波形如圖 。模擬電子技術）（第 2版） 第 5章 運算放大器的應用 2022/2/16 15:17 2022年 2月 16日 3時 17分 運算放大器在信號運算方面的應用 圖 視頻檢波工作波形 電路與電子技術 （中冊 ?①線性良好，小信號時也能保持良好的線性。 ?②增益高，約有 20dB增益，而包絡檢波增益是 6dB。 ?④ VT VT2的混頻作用也可輸出 。模擬電子技術）（第 2版） 第 5章 運算放大器的應用 2022/2/16 15:17 2022年 2月 16日 3時 17分 運算放大器在信號處理方面的應用 ? 有源濾波器 ?濾波器是一種選頻電路。 ? 1. 低通濾波器 ?低頻能通過而高頻不能通過 的濾波器稱為低通濾波器。 圖 低通濾波器的理想頻率特性 電路與電子技術 （中冊 圖 一種低通濾波器 圖 另一種低通濾波器 電路與電子技術 （中冊 對圖 示電路，利用理想運算放大器工作于線性區(qū)的兩條結論，不難得到 （ 541） 式中， 對圖 ，有 （ 542） 電路與電子技術 （中冊 模擬電子技術）（第 2版） 第 5章 運算放大器的應用 2022/2/16 15:17 2022年 2月 16日 3時 17分 運算放大器在信號處理方面的應用 ?一階低通濾波器電路的幅頻特性如圖 。 圖 一階 RC低通 濾波器的幅頻特性 電路與電子技術 （中冊 ?按理想運算放大器