三峡大学：《电子技术基础 Fundamental of Electronic Technology》课程教学资源（PPT课件讲稿）第七章 信号的运算和处理

第七章信号的道算和处理 7.1概迷 711电子信息系统的组成 信号的 信号的L信号的 信号的 提取 预处理 加工 执行 图71.1

第七章 信号的运算和处理 7.1 概述 7.1.1 电子信息系统的组成 图7.1.1

7.12理想运放的两个工作区 线性工作区和非线性工作区。 理想运放的性能指标 3、R:=0 4.K CMR 6、Uo.o. dUo/dT(O、 floyd()均为零

7.1.2 理想运放的两个工作区 线性工作区和非线性工作区。 一、理想运放的性能指标 1、Aod=∞; 2、Rid=∞; 3、Ro=0; 4、KCMR=∞; 5、fH=∞; 6、UOI、 IOI、 dUO/dT(oC)、dIOI/dT(oC)均为零。 ∕ ∕∕∕

理想运放在线性工作区 1、理想运放在线性工作区的特点 uo=Aod(up-UN) ∶理想运放Aa=0,u-l=0 即up=u也就是说运放的同相输入端和反相 输入端之间“虚短路”。 净输入电压为零,且两输入端之间的输入电 阻为无穷大,所以两个输入端的电流均为零, 称作“虚断路”。 虚短”和“虚断”是非常重要的概念,是分 析 运放工作在线性工作区时输入、输出关系的 两个基本的出发点

二、理想运放在线性工作区 1、理想运放在线性工作区的特点 uO=Aod(uP -uN) ∵理想运放 Aod=∞, ∴ uP -uN=0 即uP=uN也就是说运放 的同相输入端和反相 输入端之间“虚短路”。 净输入电压为零，且两输入端之间的输入电 阻为无穷大，所以两个输入端的电流均为零， 称作“虚断路”。 “虚短”和“虚断”是非常重要的概念，是分 析 运放工作在线性工作区时输入、输出关系的 两个基本的出发点

2、集成运放工作在线性区的电路特征 只有电路引入了负反馈,才能保证集成运放 工作在线性区。否则,只能工作在非线性区 即不是输出Uo就是输出UoM。见图71。 反馈网络 A 图712 图713

2、集成运放工作在线性区的电路特征 只有电路引入了负反馈，才能保证集成运放 工作在线性区。否则，只能工作在非线性区， 即不是输出UOM就是输出-UOM。见图7.1.2。 图7.1.2 图7.1.3

三、理想运放的非线性工作区 集成运放工作在开环(无反馈)或正反馈状态。 理想运放工作在非线性区的特点: 1、输出电压u只有两种可能的情况,+Uo或 U OMo 当up>时,uo=+UoM,当up<u 时 uo OM o 见图713所示。 2、虽然净输入电压不再为零,但由于差模输入 电阻为无穷大,所以净输入电流为零,即 ip==0。也就是说这时仍具有“虚断”的 特 点

三、理想运放的非线性工作区 集成运放工作在开环（无反馈）或正反馈状态。 理想运放工作在非线性区的特点： 1、输出电压uO只有两种可能的情况，+UOM或 －UOM。当uP＞uN时,uO=+UOM，当uP＜uN 时，uO=－UOM 。见图7.1.3所示。 2、虽然净输入电压不再为零，但由于差模输入 电阻为无穷大，所以净输入电流为零，即 iP=iN=0。也就是说这时仍具有“虚断”的 特 点

72基本运算电路 72.1比例运算电路 u u 0 反相比例运算电路 i、=0 1、基本电路 R F u u u R R P R′ R u u R 图721

7.2 基本运算电路 7.2.1 比例运算电路 一、反相比例运算电路 1、基本电路 图7.2.1

从输入端和地之间看进去的等效电阻等于从输 入端和虚地之间看进去的等效电阻,所以电路的 输入电阻 R =R 由于电路引入了深度负反馈,且1+AF=0,所以 电路的输出电阻 R=0 电路带负载后运算关系不变。 在此电路中,为了增大输入电阻,必须增大R。 若要求R=100k,An=-50,则应取R=100k2, R5Mg。电阻过大,其稳定性差且噪声大。 采用图722所示T型反馈网络的反相比例运算 电路能够解决这一问题

从输入端和地之间看进去的等效电阻等于从输 入端和虚地之间看进去的等效电阻，所以电路的 输入电阻 Ri=R 由于电路引入了深度负反馈，且1+AF=∞，所以 电路的输出电阻 Ro=0 电路带负载后运算关系不变。 在此电路中，为了增大输入电阻，必须增大R。 若要求Ri=100kΩ，Au =－50,则应取R= 100kΩ , Rf=5MΩ。电阻过大，其稳定性差且噪声大。 采用图7.2.2所示T型反馈网络的反相比例运算 电路能够解决这一问题

2、T型网络反相比例运算电路 u RR R R lI u R 1 u R山 R 3 R.R 1-3 图722 uo=-iR2-I4Ra R2+R (1+R2∥R4/R3)u R

2、T型网络反相比例运算电路 图7.2.2 （1+R2∥R4／R3 )uI

这时,若要求R=100K9且A=-50,则应取 R1=100K9,R2=R4=100K92,R3=1.02Kg。避 免了选用大电阻。 同相比例运算电路p=uN=u 0 u-u R R RsuN R 1+ 1+ u R R R R 图723 注意,集成运放有共模输入电压

这时，若要求Ri=100KΩ且Au =－50，则应取 R1= 100KΩ ,R2=R4= 100KΩ ,R3=1.02 KΩ 。避 免了选用大电阻。 二、同相比例运算电路 图7.2.3 注意，集成运放有共模输入电压

电压跟随器 图724 图中,由于u==up=u1 lo=u I 列出关键节点的电流方程,然后根据“虚 短”和“虛断”的原则进行整理,即可得到输 出电压和输入电压的运算关系

三、电压跟随器 图7.2.4 图中，由于uO=uN=uP=uI ∴uO=uI Au=1 列出关键节点的电流方程，然后根据“虚 短”和“虚断”的原则进行整理，即可得到输 出电压和输入电压的运算关系