第7章信號(hào)的運(yùn)算和處理1

1、模擬電子技術(shù)電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院第7章 信號(hào)的運(yùn)算和處理(6學(xué)時(shí))l 7.1 基本運(yùn)算電路 7.1.1 概述 7.1.2 比例運(yùn)算電路 7.1.3 加減運(yùn)算電路 7.1.4 積分運(yùn)算電路和微分運(yùn)算電路 7.1.5 對(duì)數(shù)運(yùn)算電路和指數(shù)運(yùn)算電路 7.1.6 利用對(duì)數(shù)和指數(shù)運(yùn)算電路實(shí)現(xiàn)的乘法運(yùn)算電路和除法運(yùn)算電路 7.1.7 集成運(yùn)放性能指標(biāo)對(duì)運(yùn)算誤差的影響l 7.2 模擬乘法器及其在運(yùn)算電路中的應(yīng)用7.2.1 模擬乘法器簡(jiǎn)介7.2.2 變跨導(dǎo)型模擬乘法器的工作原理7.2.3 模擬乘法器在運(yùn)算電路中的應(yīng)用7.1 基本運(yùn)算電路l 電子信息系統(tǒng)傳感器接收器隔離、濾波、放大運(yùn)算、轉(zhuǎn)換、比較功放執(zhí)行機(jī)構(gòu)第七

2、章 第八章第九章信號(hào)的產(chǎn)生A/D轉(zhuǎn)換電子信息系統(tǒng)的供電電源第十章7.1.1 概述(1)l 集成運(yùn)放的線性工作區(qū)uOAod(uPuN)電路特征：引入電壓負(fù)反饋l 理想運(yùn)放的參數(shù)特點(diǎn)Aod、rid、fH均為無窮大ro、失調(diào)電壓及其溫漂、失調(diào)電流及其溫漂、噪聲均為0因?yàn)閡O為有限值，Aod，所以u(píng)NuP0uNuP虛短路因?yàn)閞idiNiP0虛斷路無源網(wǎng)絡(luò)7.1.1 概述(2)l研究的問題運(yùn)算電路：運(yùn)算電路的輸出電壓是輸入電壓某種運(yùn)算的結(jié)果，如加、減、乘、除、乘方、開方、積分、微分、對(duì)數(shù)、指數(shù)等描述方法：運(yùn)算關(guān)系式 uOf(uI)分析方法：“虛短”和“虛斷”是基本出發(fā)點(diǎn)l學(xué)習(xí)運(yùn)算電路的基本要求識(shí)別電路掌

3、握輸出電壓和輸入電壓運(yùn)算關(guān)系式的求解方法7.1.2 反相比例運(yùn)算電路(1)l 基本電路iN=iP=0uN=uP=0虛地在節(jié)點(diǎn)N：電路引入了哪種組態(tài)的負(fù)反饋？電路的輸入電阻為多少？R？為什么？若要Ri100k，比例系數(shù)為100，R？Rf？Rf太大，噪聲大如何利用相對(duì)小的電阻獲得100的比例系數(shù)？+_RuiiRIFIffFOuRRRiuR=RRf保證輸入級(jí)的對(duì)稱性7.1.2 反相比例運(yùn)算電路(2)l T形網(wǎng)絡(luò)反相比例運(yùn)算電路利用R4中有較大電流來獲得較大數(shù)值的比例系數(shù)22MiRu？，則，若比例系數(shù)為？，則若要求3421ik100100k100RRRRR432MO)(Riiuu1I12Ruii3M3

4、 RuiI342142O)1 (uRRRRRRui17.1.2 同相比例運(yùn)算電路l 電路引入了哪種組態(tài)的負(fù)反饋？l 輸入電阻為多少？l 電阻R？為什么？l 共模抑制比KCMR時(shí)會(huì)影響運(yùn)算精度嗎？為什么？l 運(yùn)算關(guān)系的分析方法：節(jié)點(diǎn)電流法NPIfONfI(1)(1)uuuRuuRRuR7.1.2 電壓跟隨器IPNOuuuu? )3? )2? ) 1IcoiuRRF7.1.3 求和運(yùn)算電路(1)l 反相求和運(yùn)算電路NPF123I3I1I21230 uuiiiiuuuRRR)(3I32I211IffFORuRuRuRRiu方法一：節(jié)點(diǎn)電流法7.1.3 求和運(yùn)算電路(2)I33fI22fI11fO3O

5、2O1OuRRuRRuRRuuuuI33fO3I22fO2uRRuuRRu同理可得1I1fO1uRRul 反相求和運(yùn)算電路方法二：利用疊加原理首先求解每個(gè)輸入信號(hào)單獨(dú)作用時(shí)的輸出電壓，然后將所有結(jié)果相加，即得到所有輸入信號(hào)同時(shí)作用時(shí)的輸出電壓7.1.3 求和運(yùn)算電路(3)l 同相求和運(yùn)算電路設(shè)R1R2R3R4RRf利用疊加原理求解l令uI2=uI3=0，求uI1單獨(dú)作用時(shí)的輸出電壓l同理可得，uI2、uI3單獨(dú)作用時(shí)的uO2、uO3，形式與uO1相同， uO=uO1+uO2+uO3物理意義清楚，計(jì)算麻煩！在求解運(yùn)算電路時(shí)，應(yīng)選擇合適的方法，使運(yùn)算結(jié)果簡(jiǎn)單明了，易于計(jì)算1I4321432f1O)

6、1 (uRRRRRRRRRu7.1.3 求和運(yùn)算電路(4)ff3I32I211IPfPfO)()1 (RRRuRuRuRRRRuRRu)(3I32I211IfORuRuRuRu與反相求和運(yùn)算電路的結(jié)果差一負(fù)號(hào)4321iiii4P3PI32PI21PI1RuRuuRuuRuuP43213I32I21I1)1111(uRRRRRuRuRu)( )(4321P3I32I21I1PPRRRRRRuRuRuRu必不可少嗎？l 同相求和運(yùn)算電路設(shè)R1R2R3R4RRf利用節(jié)點(diǎn)電流法求解7.1.3 加減運(yùn)算電路l 利用求和運(yùn)算電路的分析結(jié)果)(2I21I14I43I3fORuRuRuRuRu設(shè)R1R2RfR

7、3R4R5)(I1I2fOuuRRu若R1R2RfR3R4R5，uO？實(shí)現(xiàn)了差分放大電路思考題1l 組成哪種基本運(yùn)算電路？l 與用一個(gè)運(yùn)放組成的完成同樣運(yùn)算的電路的主要區(qū)別是什么？l 為什么在求解第一級(jí)電路的運(yùn)算關(guān)系時(shí)可以不考慮第二級(jí)電路對(duì)它的影響？7.1.4 積分運(yùn)算電路(1)RuiiRCI)(11O IO21tuuRCuttIO1uRCu)()(1 1O12IO21ItuttuRCuttu為常量，則在若RuCuuICO17.1.4 積分運(yùn)算電路(2)l 利用積分運(yùn)算的基本關(guān)系實(shí)現(xiàn)不同的功能輸入為階躍信號(hào)時(shí)的輸出電壓波形？輸入為方波時(shí)的輸出電壓波形？輸入為正弦波時(shí)的輸出電壓波形？移相線性積分

8、，延時(shí)波形變換7.1.4 微分運(yùn)算電路tuRCRiutuCiiRCRddddIOI為了克服集成運(yùn)放的阻塞現(xiàn)象和自激振蕩，實(shí)用電路應(yīng)采取措施限制輸入電流滯后補(bǔ)償限制輸出電壓幅值虛地運(yùn)放由于某種原因進(jìn)入非線性區(qū)而不能自動(dòng)恢復(fù)的現(xiàn)象怎么識(shí)別微分運(yùn)算電路？7.1.5 對(duì)數(shù)運(yùn)算電路l 對(duì)輸入電壓的極性和幅值有何要求？RuiiRICRIuUuuSITBEOln實(shí)用電路中常常采取措施消除IS對(duì)運(yùn)算關(guān)系的影響TBEeSCUuIi 利用PN結(jié)端電壓與電流的關(guān)系實(shí)際極性ICM限制其值7.1.5 集成對(duì)數(shù)運(yùn)算電路BE1TIC1IS3euUuiiIR3SITBE1lnRIuUuSTBE2lnIIUuRIN2P2BE2

9、BE1T3lnRuuuuuUI R 3IT52N252Oln)1 ()1 (RIuURRuRRuR熱敏電阻？溫度系數(shù)為正？為負(fù)？qkTU T7.1.5 指數(shù)運(yùn)算電路l 對(duì)輸入電壓的極性和幅值有何要求？TIeSOUuRRIRiuTIeSEUuRIiiBEIuu 7.1.6 利用對(duì)數(shù)和指數(shù)運(yùn)算電路實(shí)現(xiàn)的乘法運(yùn)算電路和除法運(yùn)算電路uO2作業(yè)lP3927.5，7.8，7.9，7.127.4.1 儀表放大器(1)l儀表放大器的特點(diǎn)足夠大的放大倍數(shù)高輸入電阻高共模抑制比7.4.1 儀表放大器(2)l uId=uI1-uI2l uIc=uI1=uI2uO=01221fOIdRRuuRR 基本電路7.2.1

10、模擬乘法器簡(jiǎn)介(1)l 理想情況下ri1、ri2、fH為無窮大失調(diào)電壓、電流及其溫漂為0ro為0ux、uy幅值變化時(shí)k值不變l 有單象限、兩象限和四象限之分YXOukuu 7.2.1 模擬乘法器簡(jiǎn)介(2)l 乘法運(yùn)算實(shí)際的模擬乘法器k常為+0.1V-1或0.1V-1若k=+0.1V-1，uI1=uI2=10V，則uO=10VI2I1Oukuu 7.2.2 變跨導(dǎo)型模擬乘法器的工作原理l 實(shí)際電路需在多方面改進(jìn)，如線性度、溫度的影響、輸入電壓的極性等方面XcmcC2C1O)(uRgRiiuTTEQm2UIUIgeBE3YRuuIeTYmBE3Y2RUuguu，則若YXeTcO2uuRURu7.2

11、.3 乘方運(yùn)算電路) cos21 (2 sin2 sin22i22iOiItkUtkUutUu則若2IOkuu 實(shí)現(xiàn)了對(duì)正弦波電壓的二倍頻變換7.2.3 除法運(yùn)算電路l 運(yùn)算電路中集成運(yùn)放必須引入負(fù)反饋！l 為使電路引入的是負(fù)反饋，k和uI2的極性應(yīng)如何？l 若集成運(yùn)放的同相輸入端與反相輸入端互換，則k和uI2的極性應(yīng)如何？21ii I2I112OkuuRRu1i2i2O1I1RuRuOI2I112OukuuRRu條件：同極性7.2.3 開方運(yùn)算電路l 為滿足上式，電路中uI、uO、k的極性是什么？為什么？l 若要求uI、uO均大于0，則有何變化？l 若集成運(yùn)放的負(fù)反饋通路中為某種運(yùn)算電路，則整個(gè)電路實(shí)現(xiàn)其逆運(yùn)算，如除法運(yùn)算電路、開方運(yùn)算