信號的運算與處理模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)集成運放組成的運算電路模擬乘法器及其在運算電路中的應(yīng)用有源濾波電路電壓比較器非正弦波發(fā)生電路模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)集成運放組成的運算電路1、概述

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。

因為uO為有限值，Aod＝∞，所以uN－uP＝0，即

uN＝uP…………虛短路因為rid＝∞，所以

iN＝iP＝0………虛斷路電路特征：引入電壓負反饋。無源網(wǎng)絡(luò)2.集成運放的線性工作區(qū):uO＝Aod(uP－uN)1.理想運放的參數(shù)特點模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)3.研究的問題（1）運算電路：運算電路的輸出電壓是輸入電壓某種運算的結(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。（1）識別電路；（2）掌握輸出電壓和輸入電壓運算關(guān)系式的求解方法。4、學習運算電路的基本要求模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)運算電路運算放大器的三種輸入方式1）反相輸入方式2）同相輸入方式3）差動輸入方式模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)2、比例運算電路電路引入了哪種組態(tài)的負反饋？電路的輸入電阻為多少？3)R’＝？為什么？+_iN=iP=0，uN=uP=0－－虛地在節(jié)點N：1）反相輸入R’=R∥Rf保證輸入級的對稱性集成運放的輸入級一般為差放模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)2）同相輸入電路引入了哪種組態(tài)的負反饋？輸入電阻為多少？電阻R’＝？為什么？模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)同相輸入比例運算電路的特例：電壓跟隨器模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)3、加減運算電路1）反相求和模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)2）同相求和設(shè)R1∥R2∥R3∥R4＝R∥Rf與反相求和運算電路的結(jié)果差一負號必不可少嗎？對稱性、、、模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)3）加減運算利用求和運算電路的分析結(jié)果設(shè)R1∥R2∥Rf＝R3∥R4∥R5若R1∥R2∥Rf≠R3∥R4∥R5，uO＝?實現(xiàn)了差分放大電路模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)討論一：電路如圖所示（1）組成哪種基本運算電路？與用一個運放組成的完成同樣運算的電路的主要區(qū)別是什么？（2）為什么在求解第一級電路的運算關(guān)系時可以不考慮第二級電路對它的影響？模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)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？與該接法的分立元件電路相比有什么優(yōu)點？模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)4、積分運算電路和微分運算電路1）積分運算電路模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)移相利用積分運算的基本關(guān)系實現(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，延時波形變換模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)2.微分運算電路

為了克服集成運放的阻塞現(xiàn)象和自激振蕩，實用電路應(yīng)采取措施。限制輸入電流滯后補償限制輸出電壓幅值虛地運放由于某種原因進入非線性區(qū)而不能自動恢復的現(xiàn)象怎么識別微分運算電路？模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)對輸入電壓的極性和幅值有何要求？5、對數(shù)運算電路和指數(shù)運算電路1）對數(shù)運算實用電路中常常采取措施消除IS對運算關(guān)系的影響利用PN結(jié)端電壓與電流的關(guān)系實際極性ICM限制其值集成對數(shù)運算電路熱敏電阻？溫度系數(shù)為正？為負？模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)對輸入電壓的極性和幅值有何要求？2.指數(shù)運算電路模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)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幅值和頻率變化時k

值不變。

有單象限、兩象限和四象限之分。1.模擬乘法器的符號及等效電路模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)2．對數(shù)指數(shù)乘法器由此可知，可利用對數(shù)電路、加法電路和反對數(shù)電路實現(xiàn)的乘法運算功能。由模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)原理框圖對數(shù)運算對數(shù)運算加法運算反對數(shù)運算模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)3.變跨導型模擬乘法器RT1T2T4T3++_模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)4.模擬乘法器的應(yīng)用2.乘方運算1.乘法運算

實際的模擬乘法器k常為+0.1V-1或－0.1V-1。若k=+0.1V-1，uI1=uI2=10V，則uO=10V。實現(xiàn)了對正弦波電壓的二倍頻變換模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)

為使電路引入的是負反饋，k和uI2的極性應(yīng)如何？3.除法運算運算電路中集成運放必須引入負反饋！若集成運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？條件：同極性模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)為實現(xiàn)上式，電路中uI、uO、k的極性是什么？為什么？4.開方運算

若集成運放的負反饋通路中為某種運算電路，則整個電路實現(xiàn)其逆運算！如何實現(xiàn)開三次方運算電路？若要uO<0，則有何變化？若要求uI、uO均大于0，則有何變化？模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)1)標出集成運放的“＋”和“－”；2)求解uO=f(uI)=?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？+_+_

在集成運放應(yīng)用電路中開關(guān)管的工作狀態(tài)往往決定于輸入信號或輸出信號的極性！模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)有源濾波器1.濾波電路的功能使指定頻段的信號順利通過，其它頻率的信號被衰減。2.濾波電路的種類低通濾波器（LPF）通帶放大倍數(shù)通帶截止頻率下降速率理想幅頻特性無過渡帶一、概述用幅頻特性描述濾波特性，要研究

、(fP、下降速率)。模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)高通濾波器（HPF）帶通濾波器（BPF）帶阻濾波器（BEF））理想濾波器的幅頻特性阻容耦合通信電路抗已知頻率的干擾模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)二、低通濾波器求解傳遞函數(shù)時，只需將放大倍數(shù)中的jω用s

取代即可；s

的方次稱為階數(shù)。頻率趨于0時的放大倍數(shù)為通帶放大倍數(shù)決定于RC環(huán)節(jié)表明進入高頻段的下降速率為－20dB/十倍頻（1）一階電路1.同相輸入經(jīng)拉氏變換得傳遞函數(shù)：一階電路模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)1.同相輸入

（1）一階電路：幅頻特性

為了使過渡帶變窄，需采用多階濾波器，即增加RC環(huán)節(jié)。模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（2）簡單二階LPF截止頻率fp≈0.37f0分析方法：電路引入了負反饋，具有“虛短”和“虛斷”的特點利用節(jié)點電流法求解輸出電壓與輸入電壓的關(guān)系。C1=C2模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（3）壓控電壓源二階LPF引入正反饋為使fp=f0，且在f=f0時幅頻特性按－40dB/十倍頻下降。

f→0時，C1斷路，正反饋斷開，放大倍數(shù)為通帶放大倍數(shù)。

f→∞，C2短路，正反饋不起作用，（輸入為0）放大倍數(shù)→0。因而有可能在f=f

0時放大倍數(shù)等于或大于通帶放大倍數(shù)。對于不同頻率的信號正反饋的強弱不同。C1=C2模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)壓控電壓源二階LPF的分析列P、M點的節(jié)點電流方程，整理可得：模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)OOO三、高通、帶通、帶阻有源濾波器

與LPF有對偶性，將LPF的電阻和電容互換，就可得一階HPF、簡單二階HPF、壓控電壓源二階HPF電路。2.帶通濾波器（BPF）3.帶阻濾波器（BEF）fH＜fLfH＞fL1.高通濾波器（HPF）模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)討論一頻率趨于零，電壓放大倍數(shù)趨于通帶放大倍數(shù)的濾波器有哪幾種？頻率趨于無窮大，電壓放大倍數(shù)趨于通帶放大倍數(shù)的濾波器有哪幾種？頻率趨于零，電壓放大倍數(shù)趨于零的濾波器有哪幾種？頻率趨于無窮大零，電壓放大倍數(shù)趨于零的濾波器有哪幾種？模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)雙T網(wǎng)絡(luò)A1、A2各組成什么電路？電路為LPF圖示電路是哪種有源濾波器？模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)電壓比較器一、概述1.電壓比較器的功能：比較電壓的大小。輸入電壓是模擬信號；輸出電壓表示比較的結(jié)果，只有高電平和低電平兩種情況，為二值信號。使輸出產(chǎn)生躍變的輸入電壓稱為閾值電壓。廣泛用于各種報警電路。2.電壓比較器的描述方法

:電壓傳輸特性uO＝f(uI)電壓傳輸特性的三個要素：（1）輸出高電平UOH和輸出低電平UOL（2）閾值電壓UT（3）輸入電壓過閾值電壓時輸出電壓躍變的方向模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)3.幾種常用的電壓比較器（1）單限比較器：只有一個閾值電壓（3）窗口比較器：有兩個閾值電壓，輸入電壓單調(diào)變化時輸出電壓躍變兩次。（2）滯回比較器：具有滯回特性輸入電壓的變化方向不同，閾值電壓也不同，但輸入電壓單調(diào)變化使輸出電壓只躍變一次。回差電壓：模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)4、集成運放的非線性工作區(qū)電路特征：集成運放處于開環(huán)或僅引入正反饋理想運放工作在非線性區(qū)的特點：1)凈輸入電流為02)uP>uN時，uO＝＋UOMuP<uN時，uO＝－UOM無源網(wǎng)絡(luò)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)二、單門限比較器（1）UT＝0（2）UOH＝＋UOM，UOL＝－UOM（3）uI>0時uO＝－UOM;uI<0時uO＝＋UOM

集成運放的凈輸入電壓等于輸入電壓，為保護集成運放的輸入級，需加輸入端限幅電路。二極管限幅電路使凈輸入電壓最大值為±UD1.過零比較器必要嗎？模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)輸出限幅電路

為適應(yīng)負載對電壓幅值的要求，輸出端加限幅電路。UOH＝＋UZ1＋UD2

UOL＝－(UZ2＋UD1)UOH＝

－

UOL＝UZ不可缺少！模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)電壓比較器的分析方法：（1）寫出uP、uN的表達式，令uP＝uN，求解出的uI即為UT；（2）根據(jù)輸出端限幅電路決定輸出的高、低電平；（3）根據(jù)輸入電壓作用于同相輸入端還是反相輸入端決定輸出電壓的躍變方向。模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)2.一般單限比較器（1）若要UT<0，則應(yīng)如何修改電路？（2）若要改變曲線躍變方向，則應(yīng)如何修改電路？（3）若要改變UOL、UOH呢？作用于反相輸入端虛斷模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)三、滯回比較器1.閾值電壓模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)2.工作原理及電壓傳輸特性

設(shè)uI＜－UT，則uN＜uP，uO＝+UZ。此時uP＝+UT，增大uI，直至+UT，再增大，uO才從+UZ躍變?yōu)椋璘Z。

設(shè)uI＞+UT，則uN＞uP，uO＝－UZ。此時uP＝－UT，減小uI，直至－UT，再減小，uO才從－UZ躍變?yōu)?UZ。模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)1.若要電壓傳輸特性曲線左右移動，則應(yīng)如何修改電路？討論：如何改變滯回比較器的電壓傳輸特性2.若要電壓傳輸特性曲線上下移動，則應(yīng)如何修改電路？3.若要改變輸入電壓過閾值電壓時輸出電壓的躍變方向，則應(yīng)如何修改電路？改變輸出限幅電路向左右移多少？模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)當uI>URH時，uO1=－uO2=UOM，D1導通，D2截止；uO=UZ。當uI<URL時，uO2=－uO1=UOM，D2導通，D1截止；uO=UZ

。當URL<uI<URH時，uO1=uO2=－UOM，D1、D2均截止；uO=0。四、窗口比較器模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)討論：從電壓傳輸特性識別電路，畫波形已知各電壓比較器的電壓傳輸特性如圖所示，說出它們各為哪種電壓比較器；輸入電壓為5sinωt(V)，畫出各電路輸出電壓的波形。同相輸入單限比較器反相輸入滯回比較器窗口比較器模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)矩形波發(fā)生電路

輸出無穩(wěn)態(tài)，有兩個暫態(tài)；若輸出為高電平時定義為第一暫態(tài)，則輸出為低電平為第二暫態(tài)。1.基本組成部分

（1）開關(guān)電路：因為輸出只有高電平和低電平兩種情況，即兩個暫態(tài)；故采用電壓比較器。

（2）反饋網(wǎng)絡(luò)：因需自控，在輸出為某一暫態(tài)時孕育翻轉(zhuǎn)成另一暫態(tài)的條件，故應(yīng)引入反饋。

（3）延遲環(huán)節(jié)：要使兩個暫態(tài)均維持一定的時間，故采用RC環(huán)節(jié)實現(xiàn)，從而決定振蕩頻率。模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)2.電路組成正向充電：

uO（+UZ）→R→C→地反向充電：地→C→R→uO（－UZ）RC回路滯回比較器微分電路+滯回比較器=方波發(fā)生器模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)3.工作原理：分析方法

設(shè)合閘通電時電容上電壓為0，uO上升，則產(chǎn)生正反饋過程：

uO↑→uP↑→uO↑↑，直至uO＝UZ，uP＝+UT，為第一暫態(tài)。模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)

電容正向充電，t↑→uN↑，t→∞，uN→UZ；但當uN＝+UT時，再增大，uO從+UZ躍變?yōu)椋璘Z，uP＝－UT，電路進入第二暫態(tài)。

電容反向充電，t↑→uN↓，t→∞，uN→－UZ；但當uN＝－UT時，再減小，uO從－UZ躍變?yōu)?UZ，uP＝+UT，電路返回第一暫態(tài)。第一暫態(tài)：uO＝UZ，uP＝+UT。模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)脈沖寬度4.波形分析模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)5.占空比可調(diào)電路為了占空比調(diào)節(jié)范圍大，R3應(yīng)如何取值？

正向充電和反向充電時間常數(shù)可調(diào)，占空比就可調(diào)。模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)三角波發(fā)生電路

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