模拟电子技术基础(高等教育出版社 第四版)7.1-7.2概述 基本运算电路

第七章信号的运算和处理7.1概述7.2基本运算电路7.4有源滤波器7.1概述7.1.1.电子系统简介传感器接收器隔离、滤波放大、阻抗变换运算、转换、比较功率放大A/D转换第七章第八章第九章信号的产生电子信息系统的供电电源第十章7.1.2理想运放的两个工作区Aod、Rid、KCMR、fH均为无穷大，Ro、失调电压及其温漂、失调电流及其温漂、噪声均为0。因为uO为有限值，Aod＝∞，所以uN－uP＝0，即uN＝uP…………虚短路因为Rid＝∞，所以iN＝iP＝0………虚断路电路特征：引入电压负反馈。无源网络二、集成运放的线性工作区uO＝Aod(uP－uN)一、理想运放的参数特点三、研究的问题（1）什么是运算电路：运算电路的输出电压是输入电压某种运算的结果，如加、减、乘、除、乘方、开方、积分、微分、对数、指数等。（2）描述方法：运算关系式uO＝f(uI)（3）分析方法：“虚短”和“虚断”是基本出发点。（1）识别电路。（2）求解运算关系式。四、学习运算电路的基本要求7.2基本运算电路7.2.1比例运算电路7.2.2加减运算电路7.2.3积分运算电路和微分运算电路7.2.4对数运算电路和指数运算电路7.2.1比例运算电路一、反相比例运算电路（1）电路引入了哪种组态的负反馈？（2）电路的输入电阻为多少？（3）R’＝？为什么？（4）若要Ri＝100kΩ，比例系数为－100，R＝？Rf＝？Rf太大，噪声大。如何利用相对小的电阻获得－100的比例系数？+_iN=iP=0，uN=uP=0－－虚地在节点N：RuiiRIFIffFOuRRRiu7.2基本运算电路T形反馈网络反相比例运算电路I12MuRRuI342142O)1(uRRRRRRu∥？，则，若比例系数为？，则若要求3421ik100100k100RRRRR利用R4中有较大电流来获得较大数值的比例系数。432MO)(Riiuu1I12Ruii3M3RuiIfONfOIPN)1()1(uRRuuRRuuuu运算关系的分析方法：结点电流法二、同相比例运算电路（1）电路引入了哪种组态的负反馈？（2）输入电阻为多少？（3）电阻R’＝？为什么？IPNOuuuu三、电压跟随器（同相比例运算电路的特例）??2?1oiRRF）（）（1.分析单一信号作用的运算电路步骤(1)列出关键结点的电流方程;(2)利用虚短、虚断，求出uo和uI的运算关系。2.由于运算电路中一般引入电压负反馈，在理想运放条件下，输出电阻为零，可以认为电路的输出为恒压源，带负载后运算关系不变。7.2.2加减运算电路一、反相求和运算电路3I32I211I321FPN0RuRuRuiiiiuuRRR)(3I32I211IffFORuRuRuRRiu方法一：结点电流法一、反相求和运算电路I33fI22fI11fO3O2O1OuRRuRRuRRuuuu方法二：利用叠加原理首先求解每个输入信号单独作用时的输出电压，然后将所有结果相加，即得到所有输入信号同时作用时的输出电压。I33fO3I22fO2uRRuuRRu同理可得1I1fO1uRRu二、同相求和运算电路设R1∥R2∥R3∥R4＝R∥Rf利用叠加原理求解：令uI2=uI3=0，求uI1单独作用时的输出电压在求解运算电路时，应选择合适的方法，使运算结果简单明了，易于计算。1I4321432f1O)1(uRRRRRRRRRu∥∥∥∥同理可得，uI2、uI3单独作用时的uO2、uO3，形式与uO1相同，uO=uO1+uO2+uO3。物理意义清楚，但计算麻烦！二、同相求和运算电路设R1∥R2∥R3∥R4＝R∥Rf)(.)()1(3I32I211IPfff3I32I211IPfPfORuRuRuRRRRRRuRuRuRRRRuRRuN)(3I32I211IfORuRuRuRu与反相求和运算电路的结果差一负号4321iiii4P3PI32PI21PI1RuRuuRuuRuuP43213I32I21I1)1111(uRRRRRuRuRu)()(4321P3I32I21I1PPRRRRRRuRuRuRu∥∥∥必不可少吗？三、加减运算电路（利用求和运算电路的分析结果）)(2I21I14I43I3fORuRuRuRuRu设R1∥R2∥Rf＝R3∥R4∥R5)(I1I2fOuuRRu若R1∥R2∥Rf≠R3∥R4∥R5，uO＝?实现了差分放大电路7.2.3积分运算电路和微分运算电路一、积分运算电路dtduCdtduCRuiiocRCI)(11OIO21tudtuRCuttdtuRCuIO1)()(11O12IO21ItuttuRCuttu为常量，则～在若dtRuCuIO1移相利用积分运算的基本关系实现不同的功能（1）输入为阶跃信号时的输出电压波形？（2）输入为方波时的输出电压波形？（3）输入为正弦波时的输出电压波形？线性积分波形变换二、微分运算电路tuRCRiutuCiiRCRddddIOI为了克服集成运放的阻塞现象和自激振荡，实用电路应采取措施。限制输入电流限制输出电压幅值相位补偿RuiiRICRIuUuuSITBEOln7.2.4对数运算电路和指数运算电路一、对数运算电路实用电路中常常采取措施消除IS对运算关系的影响TBEeSCUuIi利用PN结端电压与电流的关系BEIuu对输入电压的极性和幅值有何要求？TIeSOUuRRIRiu二、指数运算电路TIeSEUuRIii三、利用对数和指数运算电路实现乘法运算电路讨论一：电路如图所示（1）组成哪种基本运算电路？（2）为什么在求解第一级电路的运算关系时可以不考虑第二级电路对它的影响？讨论二：逆函数型微分运算电路(1)标出集成运放的“＋”和“－”；(2)求解uO=f(uI)=?IooIuRRuRuRuii12222121dtuCRudtduCdtduCRuiiooococ322331dtduRCRRudtuCRuRRIooI.1132312_++_