第六章 模拟信号运算电路(修改)

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第六章 模拟信号运算电路,6.1,比例运算电路,6.1.1,反相比例运算电路,据,“,虚断,”,，,据,“,虚短,”,，,故输出电压与输入电压运算关系为,若,R,1,=R,F,，则,u,O,=-,u,I,，输出和输入反相，此时称该电路为单位增益倒相器,虚地点,平衡电阻,(,使输入端对地的静态电阻相等,):R=R,1,/R,F,_,+,+,R,f,R,1,R,P,u,i,u,o,i,1,i,2,i,b,-,i,b,+,例题,1.,R,1,=10k,R,F,=20k,u,i,=-1V,。,求,:,u,o,、,R,i,，,R,P,应为多大？,A,u,=-（R,f,/R,1,）=-20/10=-2,特点：,共模输入电压,=0,（,u,=,u,+,=0,）,缺点：,输入电阻小（,R,i,=R,1,）,u,o,=A,u,u,i,=(-2)(-1)=2V,，,R,i,=R,1,R,P,=R,1,/R,f,=10/20=6.7 k,采用,T,型反馈网络的反相比例电路,目的：在高比例系数时，为避免,R,F,阻值太大。,分析：,u,+,=u,-,=0,（,虚短）,i,1,=i,2,（,虚断）,6.1.2,同相比例运算电路,据,“,虚断,”,，,据,“,虚短,”,，,对于反相输入端的节点，运用,KCL,，则有,而,故输出电压与输入电压运算关系为,若将电阻,R,3,断开，则为同相比例运算电路一种更简单的形式，此时,例题,2.,R,1,=10k,R,F,=20k,u,i,=-1V,。,求,:,u,o,，,R,2,应为多大？,u,o,=A,u,u,i,=(3)(-1)=-3V,R,2,=R,F,/R,1,=10/20=6.7 k,A,u,=1+=1+20/10=3,R,f,R,1,特点：,输入电阻,(,高,),电压跟随器,A,u,=1+,R,F,R,1,当,R,F,=0,时,A,u,=1,u,O,=,u,I,此电路是同相比例运算的特殊情况，输入电阻大，输出电阻小。,在电路中作用与分离元件的射极输出器相同，但是电压跟随性能好。,当,R,1,=,时,A,u,=1,u,O,=,u,I,6.1.3,差分比例运算电路,使用叠加原理：,当,u,I,单独作用时,当,u,I,单独作用时,故输出电压与输入电压运算关系为,当满足条件,R,1,=R,1,R,F,=R,F,时,当进一步满足条件,R,1,=R,F,时,此时实现的是最简单的减法运算。,6.2,求和电路,6.2.1,反相输入求和电路,使用叠加原理：,当,u,I1,单独作用时,当,u,I2,单独作用时,故输出电压与输入电压运算关系为,当满足条件,R,1,=R,2,时,当改变输入回路中的电阻,R,1,时，仅改变输出电压与电阻,R,1,所在支路的输入电压之间的比例关系，对,R,2,电阻所在支路没有任何影响，因此调节灵活方便。该电路实际应用比较广泛。,另外，由于,“,虚地,”,，加在集成运放输入端的共模电压很小。,取,R=R,1,/R,2,/R,F,故输出电压与输入电压运算关系为,输出电压与输入电压关系也可以用,“,虚短,”,和,“,虚断,”,来进行计算,6.2.2,同相输入求和电路,使用叠加原理：,当,u,I1,单独作用时,当,u,I2,单独作用时,故输出电压与输入电压运算关系为,u,I1,和,u,I2,前面的系数相互影响，这给电路参数的确定带来麻烦，因此其应用不如反相求和电路广泛。,当,R,电阻断开时得到的同相输入求和电路的另外一种形式也比较常见。,6.3,积分和微分电路,6.3.1,积分电路,据,“,虚断,”,，,据,“,虚短,”,，,其中,=R,1,C,，称为积分时间常数,若积分之前，电容两端存在初始电压，则与之对应，积分电路有一初始输出电压,U,O,(0),反相积分器：,如果,u,i,=,直流电压,U,输出将反相积分，经过一定的时间后输出饱和。,t,u,i,0,U,t,u,o,0,-U,om,T,M,积分时限,设U,om,=15V,U=+3V,R=10k,C=1F,=0.05秒,画出在给定输入波形作用下积分器的输出波形。,(a),阶跃输入信号,(b),方波输入信号,积分器的输入和输出波形图,应用：输入方波，输出是三角波,t,u,i,0,t,u,o,0,6.3.2,微分电路,据,“,虚断,”,，,据,“,虚短,”,，,其中,=R,F,C,，称为微分时间常数,t,u,i,0,t,u,o,0,90,微分电路具有波形变换和移相的作用：,例：已知,，求,u,O,