《线性电路——模拟电子技术基础》第六章 信号的运算与处理电路

理电路 6.1基本运算电路 62实际运放电路的误差分析 63对数和反对数运算电路 264模拟乘法器 6.5有源滤波电路 266开关电容滤波器

第6章 信号的运算与处理电路 6.1 基本运算电路 6.2 实际运放电路的误差分析 6.3 对数和反对数运算电路 *6.4 模拟乘法器 6.5 有源滤波电路 *6.6 开关电容滤波器

概述 理想运放的特性 、开环电压增益A。d=O 2、差模输入电阻 3、输入偏置电流 BIB2 4、输出电阻r=0 5、共模抑制比CMRR=∞ 6、频带宽度BW=∞ 7、输入失调电压、输入失调电流以及它们的漂移均为零

概述 一、理想运放的特性 1、开环电压增益 Aod=∞ 2、差模输入电阻 r id=∞ 3、输入偏置电流 IB1=IB2=0 4、输出电阻 r 0=0 5、共模抑制比 CMRR=∞ 6、频带宽度 BW=∞ 7、输入失调电压、输入失调电流以及它们的漂移均为零 +

概述 两条重要的法则 、理想运放的两输入端之间的电压差为零—两输入端短路 d 2、理想运放的两输入端不取电流—一两输入端之间开路 ∵U=0,而r=O )0 即两差动输入端相当于短路,但短路中又无电流流过

二、两条重要的法则 1、 理想运放的两输入端之间的电压差为零——两输入端短路 概述 2、 理想运放的两输入端不取电流——两输入端之间开路 ∵Ui=0， 而 r i=∞ ∴ → 0  = = o od O i U A U U 即两差动输入端相当于短路，但短路中又无电流流过。 = → 0 i i i r U I +

概述 、集成运放的工作区分为线性 区和非线性区 线性区 在线性区,它的输出信号和输入信号满足如下的关系 Uo-Ad (u-U) 通常,集成运放的Avd很大,为了使其工作在线性区,大都引 入深度负反馈,以减小运放的净输入,保证输出电压不超出线 性范围。 特点 (1)运放的同相输入端与反相输入端的电位相等,即U=U (2)理想运放的输入电流等于零

概述 + 1、 线性区 在线性区，它的输出信号和输入信号满足如下的关系 Uo=Avd（U+ -U-） 通常，集成运放的Avd很大，为了使其工作在线性区，大都引 入深度负反馈，以减小运放的净输入，保证输出电压不超出线 性范围。 特点 （1） 运放的同相输入端与反相输入端的电位相等，即U+=U-。 （2） 理想运放的输入电流等于零。 三、集成运放的工作区分为线性 区和非线性区

概述 集成运放的工作区分为线性 区和非线性区 2、非线性区 输出电压与输入电压之间U≠Aa(U-U) 特点 (1)输出电压只有两种可能的状态:U或U,而U不一定 等于U。 当U>U时U=U U4<U时U=U (2)运放的输入电流等于零

概述 + 2、 非线性区 输出电压与输入电压之间 Uo ≠Avd（U+ -U-） 特点 （1） 输出电压只有两种可能的状态：U+或U-，而U+不一定 等于U-。 当 U+＞U- 时 Uo=U+ U+＜U- 时 Uo=U- （2） 运放的输入电流等于零。 三、集成运放的工作区分为线性 区和非线性区

6基本运算电路 比例运算电路 求和电路 积分和微分电路 对数和指数电路 综合运算电路 说明: 1、对模拟量进行运算时,要求输出信号反映输入信号 的某种运算结果 2、集成运放必须工作在线性区

6.1 基本运算电路 • 比例运算电路 • 对数和指数电路 • 综合运算电路 • 积分和微分电路 • 求和电路 说明： 1、 对模拟量进行运算时，要求输出信号反映输入信号 的某种运算结果。 2、集成运放必须工作在线性区

、比例运算电路 R 1、反相比例运算电路 可以判断,电路为负反馈电路 电压并联负反馈 特点: (1)输入信号加在反相输入端; (2)同相端通过R接地,以保证运放工作于对称状态, RP=RV/RI 3)R与R组成反馈网络,且为电压并联负反馈; (4)因Rp中无电流,故U=0,相当于同相端接地,另一方面, 在理想情况下,U1U,所以U=0。虽然反相端的电位等于地 电位,但没有电流流入该点,这种现象称为“虚地

一、 比例运算电路 电压并联负反馈 可以判断，电路为负反馈电路 1、反相比例运算电路 特点： （1）输入信号加在反相输入端； （2）同相端通过Rp接地，以保证运放工作于对称状态， Rp=Rf //R1； （3） Rf与R1组成反馈网络，且为电压并联负反馈； （4）因Rp中无电流，故U+=0，相当于同相端接地，另一方面， 在理想情况下，U+=U-，所以U-=0。虽然反相端的电位等于地 电位，但没有电流流入该点，这种现象称为“虚地”。 Ui ～ R1 RP Uo Rf

、比例运算电路 R 1、反相比例运算电路 工作原理 由UU且U=0有-U2_0 R 同时=U=-U R R >1 R 由I=则闭环增益AMUk(<1 结论: 1)U与U反相—反相放大器; (2)A只与R,R1有关,且有三种情况 (3)当RR时,U。=U,此时运放相当于作变号运算;

一、 比例运算电路 1、反相比例运算电路 Ui ～ R1 RP Uo Rf I1 If ∵I i =0 ∴I 1=If 由 U+=U- 且 U+ =0 有 1 1 1 R U R U U I i i = − = − f o f f R U R U U I = − − = − 0 由I i=If，则闭环增益 R1 R U U A f i o uf = = − 1 1 1  =  同时 结论： （1）Uo与Ui反相——反相放大器； （2）Auf只与Rf，R1有关，且有三种情况； （3）当Rf=R1时，Uo =-Ui，此时运放相当于作变号运算； U+ U- 工作原理：

比例运算电路 R R 2、同相比例运算电路 特点: U (1)输入信号加在同相输入端, 反馈网络加在反相输入端; 电压串联负反馈 (2)本电路不存在“虚地”现 象作原理: R 因RP中无电流,故U=U,U=U+=U=UR+R R+r 则闭环增益:A R1 说明: (1)U与U同相,且U>U, (2)若令R=0或R=,则A1=1 即U=U 跟随器

一、 比例运算电路 2、 同相比例运算电路 I1 If U+ U- 工作原理： Ui R1 RP Uo Rf ～ 特点： （1）输入信号加在同相输入端， 反馈网络加在反相输入端； （2）本电路不存在“虚地”现 象。 说明： （1）Uo与Ui同相，且Uo ＞Ui， （2）若令Rf =0或R1=∞，则Auf =1 即Uo=Ui ——跟随器 1 1 1  + = = R R R U U A f i O uf R Rf R 1 + 1 因Rp中无电流，故U+=Ui，→Ui=U+=U-=Uo 电压串联负反馈 则闭环增益： Uo Ui

比例运算电路 3、差动输入放大器 R 特点: I U 差模信号分别从同相输入端和反相R1 9 输入端输入,且同相端和反相端的外接电阻相等。电路不存 在“虚地”现象。 工作原理: 由I→0,有11→R 得U RUI+rU R R+R R 另一方面U.R+eUa 由U=U,即R,+fC,RUn+RU R R °得U。=(Ua2-Un) R+R R 则闭环增益:w=U1-Ua2R

一、 比例运算电路 3、差动输入放大器 U+ U- 工作原理： 则闭环增益： I1 Ui2 R1 U0 Ui1 Rf R1 Rf If 特点： 差模信号分别从同相输入端和反相 输入端输入，且同相端和反相端的外接电阻相等。电路不存 在“虚地”现象。 f i R U U R U U 0 1 1 − = − − − 1 1 1 R R R U R U U f f i o + + − = 2 1 i f f U R R R U + + = ( ) 2 1 1 1 1 1 2 1 i i f o f f i o i f f U U R R U R R R U R U U R R R = − + + = + 得 1 2 R1 R U U U A f i i O ufd = − − = 由I i→0，有I 1=If→ 得 另一方面 由U+=U-，即