第七章信号的运算和处理资料课件.ppt

1、集成运算放大器的线性应用集成运算放大器的线性应用第七章第七章 信号的运算和处理信号的运算和处理7.1.1 7.1.1 理想运放理想运放7.1.2 7.1.2 基本运算电路基本运算电路一、比例运算电路一、比例运算电路二、加减运算电路二、加减运算电路三、积分和微分运算电路三、积分和微分运算电路 在分析运算放大器的电路时，一般将它看在分析运算放大器的电路时，一般将它看成是成是理想的运算放大器理想的运算放大器。理想化的主要条件：理想化的主要条件：7.1.1 理想运放理想运放odAidR0oRCMRKHf0IOU0IOI0dTdUIO0dTdIIOo()PNuf uu运算放大器的传输特性uo uuUO(

2、sat)UO(sat)UimUim线性区线性区正饱和区正饱和区 负饱和区负饱和区 uouP+uNAu 表示运算放大器输出电压与输入表示运算放大器输出电压与输入电压之间关系的曲线称为电压之间关系的曲线称为传输特性传输特性7.1.1 理想运放理想运放o()uPNuA uuo()0PNuuuuA运放工作在线性区的分析依据运放工作在线性区的分析依据相当于两输入端之间相当于两输入端之间短路短路，但又未真正短路，故称，但又未真正短路，故称“虚短虚短”相当于两输入端之间相当于两输入端之间断路断路，但又未真正断路，故称，但又未真正断路，故称 “虚断虚断”。2.iP iN 0 1.uP uN差模输入电阻差模输入

3、电阻idR i+所以所以uouP+uNRid，uo 是有限值是有限值，uA 7.1.1 理想运放理想运放uo+uu+运放工作在饱和区的依据运放工作在饱和区的依据iP=iN 0 ridiuo uuO非线性区非线性区 非线性区非线性区 当当PNuuPNuuo(sat)oUu (sat)ooUu 时，时，PNuu注注 意意7.1.1 理想运放理想运放1 1、加上、加上负反馈负反馈工作在工作在线性区线性区2 2、开环开环或加上或加上正反馈正反馈工作在工作在非线性区非线性区理想运放的理想运放的两个工作区两个工作区(2)电信号处理电路电信号处理电路：有源滤波、整流。：有源滤波、整流。(2)整形电路整形电路

4、：比较器：比较器(1)电信号运算电路电信号运算电路：加法、减法、微分、积加法、减法、微分、积分分、对数、反对数、乘法、除法等、对数、反对数、乘法、除法等(1)电信号产生电路电信号产生电路：正弦波、非正弦波：正弦波、非正弦波 7.1基本运算基本运算电路电路 7.1.2 比例运算电路比例运算电路 7.1.3 加减运算电路加减运算电路 7.1.4 微分与积分运算电路微分与积分运算电路 7.1.5 对数与指数运算电路对数与指数运算电路 7.1.6 乘法运算电路乘法运算电路1.1.反相比例运算电路反相比例运算电路fiii 0 uu1i1iiRuRuui FFRuRuuioof i1ouRRuF 1iof

5、RRuuAFu FRRR/12 7.1.2 7.1.2 比例运算电路比例运算电路由运放工作在线性区的依据可得由运放工作在线性区的依据可得闭环电压放大倍数闭环电压放大倍数平衡电阻平衡电阻iouu FRR 1若若则则ifR1R2uoRFiiui+反相器反相器1.1.反相比例运算电路反相比例运算电路i1ouRRuF 7.1.2 7.1.2 比例运算电路比例运算电路由运放工作在线性区的依据可得由运放工作在线性区的依据可得ifR1R2uoRFiiui+RifR if特点：特点：1.为深度电压并联负反馈，为深度电压并联负反馈，Auf=Rf /R 12.输入电阻较小输入电阻较小R if =R13.uIC=0

6、，对，对 KCMR 的要求低的要求低u+=u =01.1.反相比例运算电路反相比例运算电路7.1.2 7.1.2 比例运算电路比例运算电路T型网络反相比例运算电路2.2.同相比例运算电路同相比例运算电路fiii iuuu 1i1iRuRui FFRuuRuuioiof i1o)1(uRRuF 1iof1RRuuAFu 由运放工作在线性区的依据得由运放工作在线性区的依据得闭环电压放大倍数闭环电压放大倍数0 FR0iuu 1R若若则则或或ifR1R2uoRFiiui+电压跟随器电压跟随器7.1.2 7.1.2 比例运算电路比例运算电路2.2.同相比例运算电路同相比例运算电路i1o)1(uRRuF

7、ifR1R2uoRFiiui+7.1.2 7.1.2 比例运算电路比例运算电路 特点：特点：1.为深度为深度电压串联负反馈电压串联负反馈Auf =1+Rf /R12.输入电阻大输入电阻大R if =3.，对，对 KCMR 的要求高的要求高uIC=u iu+=u =uI由运放工作在线性区的依据得由运放工作在线性区的依据得例例 求输出电压求输出电压 uo11i1i1Rui FiiRuiiio21f )(i212i111ouRRuRRuFF 12i2i2Rui FRRRR/12112 平衡电阻平衡电阻uoifR12R2RFii2ui2+R11ii1ui1+7.1.3 7.1.3 加减运算电路加减运算

8、电路1.1.反相求和电路反相求和电路由运放工作在线性区的依据得由运放工作在线性区的依据得若若 Rf=R11=R22 则则 uO=(ui1+ui2)R2/R3/R4=R1/Rf uRRu)1(1fO)/)(1(I242342I1432431fOuRRRRRuRRRRRRRu I242342I143243/uRRRRRuRRRRRu 若若 R2=R3=R4，则则 uO=uI1+uI2 Rf=2R1 2.2.同相求和运算同相求和运算7.1.3 7.1.3 加减运算电路加减运算电路平衡电阻平衡电阻i2323uRRRu 两个输入端都有信号输入两个输入端都有信号输入因为因为 uui11i23231o)1(

9、uRRuRRRRRuFF FoiiRRuuRuiRuu1111i1i1)(ifR1R2uoRFiiui1+R3+ui2+平衡电阻平衡电阻FRRRR/1327.1.3 7.1.3 加减运算电路加减运算电路3.3.减法运算电路减法运算电路减法运算实际是差分电路减法运算实际是差分电路两个输入端都有信号输入两个输入端都有信号输入i11i23231o)1(uRRuRRRRRuFF ifR1R2uoRFiiui1+R3+ui2+7.1.3 7.1.3 加减运算电路加减运算电路3.3.减法运算电路减法运算电路一般一般R1=R2；RF=R3uo=RF/R1(ui2 ui1)仪表放大器（书仪表放大器（书P379

10、P379）精密放大器）精密放大器）特点特点：高共模抑制比高共模抑制比 高输入阻抗高输入阻抗 高放大倍数高放大倍数)(21(1i221fiOuuRRRRu 1 1、积分运算、积分运算1I1Rui oFddfuiCt I1f1dou tuR C 7.1.4 7.1.4 积分与微分运算电路积分与微分运算电路微分运算电路微分运算电路tuCiddI11 1FiituCRRiuddI1ffFO 7.1.4 7.1.4 积分与微分运算电路积分与微分运算电路7.1.4 7.1.4 积分与微分运算电路积分与微分运算电路逆函数型微分运算电路逆函数型微分运算电路12ii2112OuuRR 231OOuu dtR C

11、 2131IORuu dtRR C 231.IOR R C duuRdt7.1.5 对数运算电路对数运算电路利用利用PN结的指数结的指数特性实现对数运算特性实现对数运算DOuu RuiiI RDTD/USDeuIi SDTDlnIiUu ITSlnuURI ITSlnuURI运算精度受温度影响运算精度受温度影响0I u7.1.5 对数运算电路对数运算电路ICRuiiRBETuUCESiiI elnCBETSiuUIlnIOBETSuuuUI R 采用三极管的对数运算电路采用三极管的对数运算电路运算精度受温度影响运算精度受温度影响7.1.5 指数运算电路指数运算电路BEIuuBETuURESiiI eITuUORSui RI eR ITuUSI e0I u运算精度受温度影响运算精度受温度影响7.1.6 乘法运算电路乘法运算电路11lnIOTSuuUI R 22lnIOTSuuUI R 123122()ln()IIOOOTSu uuuuUI R 312ReOTuUIIOSSu uuII R A3-+Rf 差差7.1.6 除法运算电路除法运算电路Assignment P392 7.4 7.6(b)7.10(b)