信号的运算与处理(许采用).ppt

第8章信号的运算与处理8.1基本运算电路8.2实际运算放大器运算电路的误差分析8.3对数和反对数运算8.4模拟乘法器8.5有源滤波电路8.6开关电容滤波器,第8章信号的运算与处理电路,第8章信号的运算与处理电路,运算放大器的两个工作区域（状态）,1.运放的电压传输特性：,设：电源电压VCC=10V。运放的AVO=104,Ui1mV时，运放处于线性区。,AVO越大，线性区越小，当AVO时，线性区0,8.1比例运算电路,一.反相比例运算,虚地点,i1=iF（虚断）,因为有负反馈，利用虚短和虚断,u+=0,u=u+=0（虚地）,平衡电阻(使输入端对地的静态电阻相等):RP=R1/RF,f,反馈方式：,电压并联负反馈,二.同相比例运算放大器,u-=u+=ui,i1=IF（虚断）,RP=Rf/RF,因为有负反馈，利用虚短和虚断,反馈方式：,电压串联负反馈,1.反相求和运算：,虚地,若R1=R2=R,取RP=R1/R2/Rf,i1+i2=iF,8.2基本运算电路,一.加法运算电路,2.同相求和运算：,取R2/R3=R1/Rf,二.减法运算电路,1、利用加法器,vi2-vi1=vi2+(-vi1),反相器（-1）,叠加定理,（二）减法器,2、差动减法器,Vi1作用,Vi2作用,综合：,1.积分电路,三.积分和微分电路,反相积分器：如果ui=直流电压U,输出将反相积分，经过一定的时间后输出饱和。,积分时限,设Uom=15V,U=+3V,R=10k,C=1F,=0.05秒,2.微分电路：,u-=u+=0,一.对数电路,8.3对数和反对数运算电路,利用PN结的指数特性实现对数运算,其中，IES是发射结反向饱和电流，uO是ui的对数运算。,BJT的发射结有,注意：ui必须大于零，电路的输出电压小于0.7伏,利用虚短和虚断，电路有,也可利用半导体三极管实现对数运算,二.反对数（指数）电路,uO是ui的反对数运算（指数运算）,用半导体三极管实现反对数运算电路,利用虚短和虚断，电路有,要求,以上两个电路温漂很严重，实际电路都有温度补偿电路,基本原理,三.对数反对数型模拟乘法器,实现框图,对于差放有：,8.4集成模拟乘法器,一.基本原理,模拟乘法器功能：实现两个模拟量相乘,其中K为比例因子，,量纲:V-1,符号：,二.模拟乘法器的应用,1.相乘运算,模拟相乘器,立方运算电路,2.平方和立方运算,平方运算电路,3.除法运算电路,据虚断,如果令K=R2/R1则,工作（负反馈）条件？,4.开平方运算电路,v1为负值！,负反馈条件？,二极管作用？,5.开立方运算电路,有源滤波器实际上是一种具有特定频率响应的放大器。,滤波器的功能：对频率进行选择,过滤掉噪声和干扰信号，保留下有用信号。,8.5有源滤波电路,滤波器的分类：,低通滤波器（LPF）高通滤波器（HPF）带通滤波器（BPF）带阻滤波器（BEF）,有源滤波器的频响,本章讨论由运放及RC元件构成的滤波器。,1.一阶RC低通滤波器(无源),一.低通有源滤波器,幅频特性、幅频特性曲线,2.一阶有源低通滤波器,传递函数中出现的一次项,故称为一阶滤波器,相频特性：,幅频特性及幅频特性曲线,本章小结,1集成运放可以构成加法、减法、积分、微分、对数和反对数等多种运算电路。在这些电路中，均存在深度负反馈。因此，运放工作在线性放大状态。这时可以使用理想运放模型对电路进行分析，“虚短”和“虚断”的概念是电路分析的有力工具。2对于精度要求高的运放电路，需要考虑实际运放参数的影响。由于运放的开环电压增益、输入电阻、输出电阻、共模抑制比及各种失调量等都不是理想值，它们必然要给电路带来误差。对这种电路的误差分析，应根据电路的具体情况，选择适当的运放模型。3集成模拟乘法器是一种重要的模拟集成电路，在信号处理和频率变换方面得到了广泛的应用。集成模拟乘法器内部电路较为复杂，对生产工艺的要求也较高。熟练掌握这种器件在各种运算电路中的使用方法，是要求的重点。4有源滤波器是一种重要的信号处理电路，它可以突出有用频段的信号，衰减无用频段的信号，抑制干扰和噪声信号，达到选频和提高信噪比的目的。实际使用时，应根据具体情况选择低通、高通、带通或带阻滤波器，并确定滤波器的具体形式。,