《信號的運(yùn)算》ppt課件

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1、第二十一講信號的運(yùn)算一、概述二、比例運(yùn)算電路三、加減運(yùn)算電路四、積分運(yùn)算電路和微分運(yùn)算電路五、對數(shù)運(yùn)算電路和指數(shù)運(yùn)算電路六、模擬乘法器及其在運(yùn)算電路中的應(yīng)用一、概述1.電子系統(tǒng)簡介傳感器接收器隔離、濾波放大、阻抗變換運(yùn)算、轉(zhuǎn)換、比較功率放大A/D轉(zhuǎn)換第七章第八章第九章信號的產(chǎn)生電子信息系統(tǒng)的供電電源第十章2.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uN－uP＝0，即uN＝uP…………虛短路因?yàn)閞id＝∞，所以iN＝iP＝0………虛斷路電

2、路特征：引入電壓負(fù)反饋。無源網(wǎng)絡(luò)3.集成運(yùn)放的線性工作區(qū)uO＝Aod(uP－uN)4.研究的問題（1）什么是運(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、對數(shù)、指數(shù)等。（2）描述方法：運(yùn)算關(guān)系式uO＝f(uI)（3）分析方法：“虛短”和“虛斷”是基本出發(fā)點(diǎn)。（1）識別電路。（2）求解運(yùn)算關(guān)系式。5、學(xué)習(xí)運(yùn)算電路的基本要求二、比例運(yùn)算電路1.反相輸入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？3)R?＝？為什么？4)若要Ri＝100kΩ，比例系數(shù)為－100，R＝？Rf＝？Rf太大

3、，噪聲大。如何利用相對小的電阻獲得－100的比例系數(shù)？+_iN=iP=0，uN=uP=0－－虛地在節(jié)點(diǎn)N：T形反饋網(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)。運(yùn)算關(guān)系的分析方法：節(jié)點(diǎn)電壓方程，KCL2.同相輸入電路引入了哪種組態(tài)的負(fù)反饋？輸入電阻為多少？電阻R?＝？為什么？共模抑制比KCMR≠∞時會影響運(yùn)算精度嗎？為什么？同相輸入比例運(yùn)算電路的特例：電壓跟隨器三、加減運(yùn)算電路1.反相求和方法一：節(jié)點(diǎn)電流法1.反相求和方法二：利用疊加原理首先求解每個輸入信號單獨(dú)作用時的輸出電壓，然后將所有結(jié)果相加，即得到所有輸入

4、信號同時作用時的輸出電壓。2.同相求和設(shè)R1∥R2∥R3∥R4＝R∥Rf利用疊加原理求解：令uI2=uI3=0，求uI1單獨(dú)作用時的輸出電壓在求解運(yùn)算電路時，應(yīng)選擇合適的方法，使運(yùn)算結(jié)果簡單明了，易于計(jì)算。同理可得，uI2、uI3單獨(dú)作用時的uO2、uO3，形式與uO1相同，uO=uO1+uO2+uO3。物理意義清楚，計(jì)算麻煩！2.同相求和設(shè)R1∥R2∥R3∥R4＝R∥Rf與反相求和運(yùn)算電路的結(jié)果差一負(fù)號必不可少嗎？在節(jié)點(diǎn)P3.加減運(yùn)算利用求和運(yùn)算電路的分析結(jié)果設(shè)R1∥R2∥Rf＝R3∥R4∥R5若R1∥R2∥Rf≠R3∥R4∥R5

5、，uO＝?實(shí)現(xiàn)了差分放大電路四、積分運(yùn)算電路和微分運(yùn)算電路1.積分運(yùn)算電路為防止輸入為低頻信號時增益過大，可用一電阻與電容并聯(lián)。移相利用積分運(yùn)算的基本關(guān)系實(shí)現(xiàn)不同的功能1)輸入為階躍信號時的輸出電壓波形？2)輸入為方波時的輸出電壓波形？3)輸入為正弦波時的輸出電壓波形？線性積分，延時波形變換2.微分運(yùn)算電路為了克服集成運(yùn)放的阻塞現(xiàn)象和自激振蕩，實(shí)用電路應(yīng)采取措施。P.336Fig.7.1.19限制輸入電流限制輸出電壓幅值滯后補(bǔ)償對輸入電壓的極性和幅值有何要求？五、對數(shù)運(yùn)算電路和指數(shù)運(yùn)算電路1.對數(shù)運(yùn)算實(shí)用電路中常常采取措施消除IS對

6、運(yùn)算關(guān)系的影響利用PN結(jié)端電壓與電流的關(guān)系集成對數(shù)運(yùn)算電路對輸入電壓的極性和幅值有何要求？2.指數(shù)運(yùn)算電路3.乘法、除法運(yùn)算電路六、模擬乘法器及其在運(yùn)算電路中的應(yīng)用1.模擬乘法器簡介1)變跨導(dǎo)型模擬乘法器的基本原理1.模擬乘法器簡介1)變跨導(dǎo)型模擬乘法器的基本原理實(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。eg:雙平衡四象限變跨導(dǎo)型模擬乘法器理想情況下，ri1、ri2、fH為無窮大，失調(diào)電壓、電流及其溫漂為0，ro為0，ux、uy幅值變化時k值不變。有單象限、兩象限和四象限之分。2)模擬乘法器的符號及等效電路

7、2.在運(yùn)算電路中的基本應(yīng)用2)乘方運(yùn)算1)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=10V。實(shí)現(xiàn)了對正弦波電壓的二倍頻變換為使電路引入的是負(fù)反饋，k和uI2的極性應(yīng)如何？2.在運(yùn)算電路中的基本應(yīng)用3)除法運(yùn)算運(yùn)算電路中集成運(yùn)放必須引入負(fù)反饋！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？?0為滿足上式，電路中uI、uO、k的極性是什么？為什么？3.開方運(yùn)算若集成運(yùn)放的負(fù)反饋通路中為某種運(yùn)算電路，則整個電路實(shí)現(xiàn)其逆運(yùn)算，如除法運(yùn)算電路、開方運(yùn)

8、算電路。如何實(shí)現(xiàn)開三次方運(yùn)算電路？教材若uO<0，則有何變化？討論一：電路如圖所示p.321Fig.7.2.13(3rdE)（1）組成哪種基本運(yùn)算電路？與用一個運(yùn)放組成的完成同樣運(yùn)算的電路的主要區(qū)別是什么？（2）為什么在求解第一級電路