模電課件-7-信號的運(yùn)算和處理.ppt

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1、第七章信號的運(yùn)算和處理7.1概述*7.2基本運(yùn)算電路7.3模擬乘法器及其運(yùn)算電路的運(yùn)用7.4有源濾波電路7.5電子信息系統(tǒng)預(yù)處理中所用電路(自學(xué))1、掌握運(yùn)算電路的特征，深入理解只有引入負(fù)反饋集成運(yùn)放才工作在線性區(qū)，也才能實(shí)現(xiàn)信號的運(yùn)算；2、熟悉常用運(yùn)算電路的運(yùn)算關(guān)系；3、了解模擬乘法器，熟悉由模擬乘法器組成的運(yùn)算電路；4、理解用逆運(yùn)算的方法組成運(yùn)算電路。5、掌握濾波器的有關(guān)概念：什么是濾波什么是低通、高通、帶通、帶阻濾波，用途什么是無源濾波、什么是有源濾波，用途如何描述濾波特性6、理解有源濾波器的工作原理和分析方法一階、簡單二階、壓控電壓源二階LPF的組成高通、

2、帶通、帶阻濾波的組成濾波電路的分析方法7、學(xué)會識別有源濾波電路教學(xué)目的：本章重點(diǎn)和考點(diǎn)2.比例、加法、減法、積分等運(yùn)算電路及綜合應(yīng)用。3.有源濾波電路的基本概念1.運(yùn)放的線性應(yīng)用特點(diǎn)：虛短、虛斷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7.1概述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………

3、虛斷路電路特征：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7.2信號的運(yùn)算一、比例運(yùn)算電路二、加減運(yùn)算電路三、積分運(yùn)算電路和微分運(yùn)算電路四、對數(shù)運(yùn)算電路和指數(shù)運(yùn)算電路一、比例運(yùn)算電路1.反相比例運(yùn)算電路若要Ri＝100kΩ，比例系數(shù)為－100，R＝

4、？Rf＝？Rf=10M太大，穩(wěn)定性差噪聲大。如何利用相對小的電阻獲得－100的比例系數(shù)？+_在節(jié)點(diǎn)N：由于“虛斷”，iP=0，uP=0；由于“虛短”，uN=uP=0—“虛地”反相輸入端“虛地”，電路的輸入電阻為Rif=R引入深度電壓并聯(lián)負(fù)反饋，電路的輸出電阻為R0f=0補(bǔ)償電阻R/=R//RFT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)。節(jié)點(diǎn)N的電流方程為i4=i2+i3u0=-i2R2–i4R4所以將各電流代入上式約1K2.同相比例運(yùn)算電路共模抑制比KCMR≠∞時會影響運(yùn)算精度嗎？為什么？R/=R//RF根據(jù)“虛短”和“虛斷”的特點(diǎn)，

5、可知iN=0；又uN=uP=uＩ由于該電路為電壓串聯(lián)負(fù)反饋，所以輸入電阻很高。同相輸入比例運(yùn)算電路的特例：電壓跟隨器計(jì)算方法小結(jié)1.列出關(guān)鍵結(jié)點(diǎn)的電流方程，如N點(diǎn)和P點(diǎn)。2.根據(jù)虛短(地)、虛斷的原則，進(jìn)行整理。二、加減運(yùn)算電路1.反相求和節(jié)點(diǎn)電流法2.同相求和設(shè)R1∥R2∥R3＝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？由于“虛斷”，i+=0，所以：由于“虛短”，uP=uN設(shè)R1∥R2∥Rf＝R3∥R4∥R5例：用集成運(yùn)放實(shí)現(xiàn)以下運(yùn)算關(guān)系討論從結(jié)構(gòu)上看，它是反相輸入和同相輸入相結(jié)合的放大電路。3.利用差分式電路以實(shí)現(xiàn)減法運(yùn)算當(dāng)則若繼續(xù)有則根據(jù)虛短、虛斷

6、和N、P點(diǎn)的KCL得：i2i1i3ifR1//Rf=R2//R3R3R1U1UoRf-+R2U2當(dāng)U1單獨(dú)作用時：當(dāng)U2單獨(dú)作用時：?減法器的輸出電壓為兩個輸入信號之差乘以放大系數(shù)Rf/R1,故又稱它為差分放大器。?為減小失調(diào)誤差R1//Rf=R2//R3疊加法：當(dāng)4.高輸入電阻差分比例運(yùn)算電路若R1=RF2，R3=RF1討論一：電路如圖所示（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的運(yùn)算關(guān)系時可以不考慮第二級電路對它的影響？討論二：求解圖示各電路該電路可等效成差分放大電路的哪種接法？與該接法的分

7、立元件電路相比有什么優(yōu)點(diǎn)？已知R1＝R2，求解uO=f(uI)=?二極管什么時候?qū)ǎ渴裁磿r候截止？討論三四、積分運(yùn)算電路和微分運(yùn)算電路1.積分運(yùn)算電路由于“虛斷”，由于“虛地”，u-=0，故Rui(t)uo(t)-+CRf加入直流反饋Rf,抑制低頻信號增益過大加Rf后，f→0，C斷開，加入直流反饋Rf積分電路的輸入、輸出波形(1)輸入電壓為階躍信號t0t1tuIOtuOOUI當(dāng)t≤t0時，uI=0，設(shè)uO=0；當(dāng)t0t1時，uI=0，uo保持t=t1時的輸出電壓值不變。即輸出電壓隨時間而向負(fù)方向線性積分(2)如輸入波形為方波，

8、輸出波形為