课件：《模拟电子技术基础》第七章.ppt

1、Home内容简介本章小结7.1 概述概述 7.2 基本运算电路基本运算电路7.3*模拟乘法器及其应用模拟乘法器及其应用7.4 有源滤波电路有源滤波电路7.5*电子信息系统预处理中电子信息系统预处理中所用放大电路所用放大电路 本章本章主要讲述理想集成运放的特点、基本运主要讲述理想集成运放的特点、基本运算电路和有源滤波电路等。算电路和有源滤波电路等。重点掌握理想集成运重点掌握理想集成运放的特点及放的特点及“虚短虚短”、“虚断虚断”的概念，并能应的概念，并能应用这两个基本概念分析基本运算电路和有源滤波用这两个基本概念分析基本运算电路和有源滤波电路；电路；掌握理想集成运放的线性应用和非线性应掌握理想集

2、成运放的线性应用和非线性应用条件；理解用条件；理解LPF、BPF、HPF、BEF的工作原的工作原理及主要性能；能根据需要合理选择运算电路和理及主要性能；能根据需要合理选择运算电路和滤波电路滤波电路；了解干扰和噪声的来源及抑制方法。；了解干扰和噪声的来源及抑制方法。Home内容简介HomeNext11.电子信息系统的组成电子信息系统的组成 由若干相互联结，相互作用的基本电路组成的，具有特由若干相互联结，相互作用的基本电路组成的，具有特定功能的电路整体，称为定功能的电路整体，称为电子系统电子系统。电子系统的功能实现。电子系统的功能实现伴随着信息的处理，所以电子系统也是信息处理系统。伴随着信息的处理

3、，所以电子系统也是信息处理系统。信号信号是信息的载体，是信息的载体，电信号电信号是是以电压或电流等电量携以电压或电流等电量携带信息的。客观世界许多物理量，都可以通过一定的传感带信息的。客观世界许多物理量，都可以通过一定的传感器转换成电信号，如声电转换器（麦克）、温度传感器、器转换成电信号，如声电转换器（麦克）、温度传感器、光电转换器（摄像头）、位置传感器等等。光电转换器（摄像头）、位置传感器等等。电子信息系统大致包含信号的提取、信号的（预）处电子信息系统大致包含信号的提取、信号的（预）处理、信号的加工、信号的执行四个环节理、信号的加工、信号的执行四个环节。信信号号的的提提取取 信信号号的的预预

4、处处理理 信信号号的的加加工工 信信号号的的执执行行 2BackHomeNext石英预制石英预制棒生产过棒生产过程中的控程中的控制系统制系统 思考题：思考题：以 温 度 控 制以 温 度 控 制系 统 为 例，系 统 为 例，说 明 其 各 组说 明 其 各 组成 部 分 及 其成 部 分 及 其作用。作用。32.理想集成运放的特点和工作特性理想集成运放的特点和工作特性（1）理想集成运放的性能指标）理想集成运放的性能指标 实际集成运放的特性很接近理想集成运放，我们仅仅实际集成运放的特性很接近理想集成运放，我们仅仅在进行误差分析时，才考虑理想化后造成的影响，一般工在进行误差分析时，才考虑理想化后

5、造成的影响，一般工程计算其影响可以忽略程计算其影响可以忽略。F 开环差模增益：开环差模增益：;odAF 差模输入电阻：差模输入电阻：;idrF 输出电阻：输出电阻：;0orF 共模抑制比：共模抑制比：;CMRKF 上限截止频率：上限截止频率：;HfF 失调电压、电流及其温漂：失调电压、电流及其温漂：均为均为0。BackHomeNext4（2）理想集成运放工作于线性区）理想集成运放工作于线性区 理想运放工作于线性区：)(uuAuodo “虚短虚短”：运放的同相输入端和反相输入端的电位运放的同相输入端和反相输入端的电位“无无穷穷”接近，好象短路一样，但却不是真正的短路。接近，好象短路一样，但却不是

6、真正的短路。BackHomeNextuuuuuAood故所以，为有限值而,0)(,A-+u+uo u-i+i-0,iiuuuriid所以，为有限值因为 “虚断虚断”：运放的同相输入端和反相输入端的电流趋于运放的同相输入端和反相输入端的电流趋于0，好象断路一样，但却不是真正的断路。，好象断路一样，但却不是真正的断路。5 理想运放工作于线性区，因其放理想运放工作于线性区，因其放大倍数趋于无穷大，所以在输入端大倍数趋于无穷大，所以在输入端只要加一个非无穷小的电压，其输只要加一个非无穷小的电压，其输出就会超出其线性工作区，因此，出就会超出其线性工作区，因此，只有电路引入负反馈，才能使其工只有电路引入负

7、反馈，才能使其工作于线性区。作于线性区。BackHome i-A-+u+uo u-i+反馈网络（3）理想集成运放工作于非线性区）理想集成运放工作于非线性区 电路中没有引入负反馈或引入的电路中没有引入负反馈或引入的是正反馈，理想运放工作于非线性是正反馈，理想运放工作于非线性区。区。因其放大倍数趋于无穷大，所因其放大倍数趋于无穷大，所以输出电压只有两种可能：以输出电压只有两种可能：uuUuuUuoOMOM-0,iirid所以，因为 uo-UOM UOM u+-u-O 本讲主要介绍了以下基本内容：本讲主要介绍了以下基本内容：理想集成运放的特点：理想集成运放的特点：“虚短虚短”、“虚断虚断”的概念。的

8、概念。基本运算电路：比例、加减、积分、微分。基本运算电路：比例、加减、积分、微分。有源滤波电路：一阶有源滤波电路：一阶LPF；二阶；二阶LPF、HPF、BPF、BEF。Home作业：作业：P379 7.4P379 7.4，7.67.6，7.8(a)7.8(a)、(c)(c)，7.13(a)7.13(a)、(b)(b)，7.14 7.14，7.177.17，7.247.24，7.257.25，7.26,7.277.26,7.275BackHome3.积分运算电路积分运算电路 iC iN uP iR uI uO-+C R A uN R dtuRC1uIO仿真仿真仿真仿真1.比例运算电路比例运算电路

9、1HomeNext 为了保持运放差放输入级的对称性，为了保持运放差放输入级的对称性，同相输入端的电阻同相输入端的电阻R2为为uI=0时反相输时反相输入端的等效电阻：入端的等效电阻：R2=R1/Rf。iF iN uP iI uI uO-+Rf R1 A uN R2 电路处于深度负反馈条电路处于深度负反馈条件下，件下，虚短虚短和和虚断虚断成立。成立。（1）反相比例运算电路反相比例运算电路0PNuufONNIRuuRuu1IfOuRRu11IIRiuri01AFrroof 思考题：思考题：如何提高图示电路的如何提高图示电路的输入电阻？会带来什么问题？输入电阻？会带来什么问题？2 M R4 i2 iN

10、 uP i1 uI uO-+R2 R1 A uN R2 R3 i3 i4 T型网络反相比例运算电路型网络反相比例运算电路NextBackHomeIOuRRRRRRu342142/1（2）同相比例运算电路同相比例运算电路 iF iN uP iR uI uO-+Rf R A uN R IOuRRuf1 uI uO-+Rf A R uI uO-+A 电压电压跟随器跟随器3反相求和运算电路反相求和运算电路NextBackHome)()(RRRRuuuRRRuRuRuRuIIIIIIO321321f332211f（1）求和运算电路求和运算电路2.加减运算电路加减运算电路 iI2 iF iN uP uI2

11、 uO-+Rf R2 A uN R4 uI3 R3 uI1 R1 iI3 iI1 iI iI2 iF iN uP uI2 uO-+Rf R2 A uN R4 uI3 R3 uI1 R1 iI3 iI1 iR R 同相求和运算电路同相求和运算电路)()(4321f321f332211f/RRRRRRuuuRRRuRuRuRuIIIIIIO4NextBackHome)()(43f21112233f33f2211f/RRRRRRuRuRuRRRuRRuRuRuIIIIIIO（2）加减运算电路加减运算电路 uI2 uO-+Rf R2 A R4 uI3 R3 uI1 R1（提示提示：用叠加原理）：用叠加

12、原理）uO1-+Rf1 R2 A1 uI1 R1 uO-+Rf2 R4 A1 uI2 R3（解答解答：P321）5BackHome3.积分运算电路积分运算电路 iC iN uP iR uI uO-+C R A uN R dtuRC1uIO仿真仿真仿真仿真5BackHome5BackHome4.微分运算电路微分运算电路dtduRCuIO5BackHome5BackHomeLow Pass FilterHigh Pass Filter1.滤波电路的基础知识滤波电路的基础知识1HomeNext（1）滤波电路的种类滤波电路的种类 滤波器滤波器：是一种能使：是一种能使有用频率信号通过而同时有用频率信号通

13、过而同时抑制或衰减无用频率信号抑制或衰减无用频率信号得电子装置。得电子装置。uAupAfpfOLPF 的频率特性 低通滤波器（低通滤波器（LPF）uAupAfpfOHPF 的频率特性 高通滤波器（高通滤波器（HPF）LPF(Low Pass Filter)HPF(high Pass Filter)BPF(Band Pass Filter)BEF(Band Embarrass Filter)APF(All Pass Filter)Band Pass FilterBand Embarrass FilterNextBackHome2 阻带 uAupAf1pfOBPF 的频率特性 2pf通带 阻带 带

14、通滤波器（带通滤波器（BPF）带阻滤波器（带阻滤波器（BEF）阻带 uAupAf1pfOBEF 的频率特性 2pf通带 通带（2）实际滤波器的幅频特性实际滤波器的幅频特性 阻带 uAupAfpfO实际滤波器的幅频特性 通带 过渡带 upA707.0 过渡带越窄，频率特过渡带越窄，频率特性越陡峭，越接近理想性越陡峭，越接近理想滤波器的特性，电路的滤波器的特性，电路的选择性越好，滤波特性选择性越好，滤波特性越好。越好。通带电压增益通带电压增益通带截止频率通带截止频率NextBackHome3 无源滤波器无源滤波器：由无源器件（：由无源器件（R、L、C）构成的滤波器。）构成的滤波器。（3）无源滤波电

15、路）无源滤波电路 例：例：求图示求图示RC低通滤波器在带载和不带载的情况下放低通滤波器在带载和不带载的情况下放大倍数的频率特性表达式，并画出其幅频特性波特图。大倍数的频率特性表达式，并画出其幅频特性波特图。-+-+RL C R iUoU 解：解：不带载时：不带载时：RCjffjAApupu111带载时：带载时：CRRjRRRffjAALLLpupu)/(11-3-20dB/dec upuAAlg20fOpfpf 无源滤波电路的带载能力很差，当负载变化时，其放无源滤波电路的带载能力很差，当负载变化时，其放大倍数和通带截止频率均发生变化，往往不能满足信号处大倍数和通带截止频率均发生变化，往往不能满

16、足信号处理的要求。理的要求。仿真仿真NextBackHome4 有源滤波器有源滤波器：由有源器件（三极管、场效应管、集成运：由有源器件（三极管、场效应管、集成运放）构成的滤波器。放）构成的滤波器。例：例：求图示有源求图示有源RC低通滤波器在带载和不带载的情况低通滤波器在带载和不带载的情况下放大倍数的频率特性表达式。下放大倍数的频率特性表达式。RL C R iUoUApU 解：解：带载或不带载时都有：带载或不带载时都有：cRjUcjRUcjUUiip1110RCjffjAApupu111仿真仿真2.一阶有源低通滤波器一阶有源低通滤波器NextBackHome5 由集成运放组由集成运放组成的有源滤

17、波电路，成的有源滤波电路，当负载变化时，其当负载变化时，其放大倍数表达式不放大倍数表达式不变，因此频率特性变，因此频率特性不变。不变。根据频率特性的基础知识可知，电路中根据频率特性的基础知识可知，电路中RC环环节越多，阶数越高，过渡带越窄。节越多，阶数越高，过渡带越窄。02031ffjffAAupuNextBackHome6 例：例：求图示有源求图示有源RC低通滤波器放大倍低通滤波器放大倍数的频率特性表达式，数的频率特性表达式，并画出幅频特性曲线。并画出幅频特性曲线。R2 R1 C R iUoUAPC MR 解：解：212)(31)()()(1)()()(sRCsRCsAsUsURRsUsUs

18、Aupipiou仿真仿真3.二阶有源低通滤波器二阶有源低通滤波器RCf210-3-40dB/dec upuAAlg200f/fO137.0037.0ffp传递函数传递函数特征频率特征频率通带截止频率通带截止频率NextBackHome7 例：例：求图示有源求图示有源RC低通滤波器放大倍低通滤波器放大倍数的频率特性表达式，数的频率特性表达式，并画出幅频特性曲线。并画出幅频特性曲线。R2 R1 C R iUoUAPC MR 解：解：212)()(31)()()(1)(sRCsRCsAsAsUsURRsAupupipu仿真仿真RCf210 压控电压源二阶低通滤波电路压控电压源二阶低通滤波电路2003

19、1ffffAjAAupupu等效品质因数等效品质因数upupffuAAAQ310NextBackHome8 例：例：求图示有源求图示有源RC高通高通滤波器放大倍数的频率特性滤波器放大倍数的频率特性表达式，并画出幅频特性曲表达式，并画出幅频特性曲线。线。C R2 R1 R iUoUAPC MR 解：解：2212)()(31)()()(1)(sRCsRCsAsRCsAsUsURRsAupupipu仿真仿真4.二阶有源高通滤波器二阶有源高通滤波器RCf210upAQ312002031ffffAjffAAupupuNextBackHome9 LPF HPF iU1oUoU2)()(31)()()(1)

20、(sRCsRCsAsRCsAsUsURRsAupufipfu仿真仿真5.带通滤波器带通滤波器RCf210ufufufupAQAAA3ffffAjAAAufufufu003113 C Rf R 2R iUoUAPC MR3 R ufufopAAff343222,1NextBackHome10 LPF HPF iU1oUoU221)()(221)(1)()()(1)(sRCsRCsAsRCsAsUsURRsAupufipfu6.带阻滤波器带阻滤波器 R/2 R R C R1 2C Rf iUoUAPC M2200020202212211ffffAjAffAjffffAAupupupupuNextBackHome11021212fAAfupuppRCf210upAQ221 R/2 R R C R1 2C Rf iUoUAPC M仿真仿真022212fAAfupuppQffAfffupppbw001222