模擬電子技術(shù)基礎(chǔ):第21講 信號(hào)的運(yùn)算_第1頁(yè)
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1、第二十一講 信號(hào)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(duì)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(jiǎn)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(hào)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(wú)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 uNuP0,即 uNuP虛短路因?yàn)閞id,所以 iNiP0虛斷路電路特征:引入電壓負(fù)反饋。無(wú)源網(wǎng)絡(luò)3. 集成運(yùn)放的線(xiàn)性工作區(qū) uOAo

2、d(uP uN)4. 研究的問(wèn)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(kāi)方、積分、微分、對(duì)數(shù)、指數(shù)等。 (2)描述方法:運(yùn)算關(guān)系式 uOf (uI) (3)分析方法:“虛短”和“虛斷”是基本出發(fā)點(diǎn)。(1)識(shí)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Ri100k,比例系數(shù)為100,R1? 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)?+_iN=iP=0,uN=uP=0虛地在節(jié)點(diǎn)N:運(yùn)算關(guān)系的分析方法:

3、節(jié)點(diǎn)電流法2. 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?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(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。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(shí)的輸出電壓 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。 同理可得, uI2、 uI3單獨(dú)作用時(shí)的uO2、 uO3,形式與uO1相同, uO =uO1+u

4、O2+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(hào)必不可少嗎3. 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,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(hào)時(shí)的輸出電壓波形?2) 輸入為方波時(shí)的輸出電壓波形?3) 輸入為正弦波時(shí)的輸出電壓波形?線(xiàn)性積分,延時(shí)波形變換2. 微分運(yùn)算電路對(duì)輸入電壓的極性和幅值有何要求?五、對(duì)數(shù)運(yùn)算電路和指數(shù)運(yùn)算電路1. 對(duì)數(shù)運(yùn)算利用P

5、N結(jié)端電壓與電流的關(guān)系運(yùn)算精度受溫度的影響。為擴(kuò)大輸入電壓的動(dòng)態(tài)范圍,實(shí)用電路中常用三極管取代二極管。 五、對(duì)數(shù)運(yùn)算電路和指數(shù)運(yùn)算電路1. 對(duì)數(shù)運(yùn)算對(duì)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(jiǎn)介 理想情況下,ri1、 ri2、fH為無(wú)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(shí) k 值不變。 有單象限、兩象限和四象限之分。模擬乘法器的符號(hào)及等效電路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(duì)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!為滿(mǎn)足上式,電路中uI、 uO、k的極

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