模擬電路備課教案第七章

1、學(xué)習(xí)好資料歡迎下載第七章信號(hào)的運(yùn)算與處理內(nèi)容提要：本章主要講述理想集成運(yùn)放的特點(diǎn)、基本運(yùn)算電路和有源 濾波電路等。重點(diǎn)：比例、加減、積分運(yùn)算電路的工作原理和運(yùn)算關(guān)系，利用“虛 短”、“虛斷”的概念分析各種運(yùn)算電路輸出電壓和輸入電壓運(yùn)算關(guān) 系的方法，根據(jù)需要選擇運(yùn)算電路；濾波的有關(guān)概念，有源濾波電路 的識(shí)別，各種濾波電路的用途及它們幅頻特性的定性分析。難點(diǎn)：運(yùn)算電路和有源濾波電路的識(shí)別，對(duì)數(shù)、指數(shù)運(yùn)算電路和有源 濾波電路的分析計(jì)算。學(xué)習(xí)要求：重點(diǎn)掌握理想集成運(yùn)放的特點(diǎn)及“虛短”、“虛斷”的概念，并能應(yīng)用這兩個(gè)基本概念分析基本運(yùn)算電路和有源濾波電路；掌握理想集成運(yùn)放的線性應(yīng)用和非線性應(yīng)用條件； 理

2、解LPF BPF、HPF、 BEF的工作原理及主要性能；能根據(jù)需要合理選擇運(yùn)算電路和濾波電 路；了解干擾和噪聲的來源及抑制方法。第一節(jié)概述1.電子信息系統(tǒng)的組成由若干相互聯(lián)結(jié)，相互作用的基本電路組成的，具有特定功能的 電路整體，稱為電子系統(tǒng)。電子系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)伴隨著信息的處理， 所以電子系統(tǒng)也是信息處理系統(tǒng)。信號(hào)是信息的載體，電信號(hào)是以電壓或電流等電量攜帶信息的?？陀^世界許多物理量，都可以通過一定的傳感器轉(zhuǎn)換成電信號(hào)， 如聲 電轉(zhuǎn)換器（麥克）、溫度傳感器、光電轉(zhuǎn)換器（攝像頭）、位置傳感器等等0電子信息系統(tǒng)大致包含信號(hào)的提取、 信號(hào)的（預(yù)）處理、信號(hào)的加工、 信號(hào)的執(zhí)行四個(gè)環(huán)節(jié)。2.理想集成運(yùn)放

3、的特點(diǎn)和工作特性（1）理想集成運(yùn)放的性能指標(biāo)開環(huán)差模增益：氐差模輸入電阻：h輸出電阻：r。=0；共模抑制比：心；上限截止頻率：站：；失調(diào)電壓、電流及溫漂：均為 0實(shí)際集成運(yùn)放的特性很接近理想集成運(yùn)放， 我們僅僅在進(jìn)行誤差分析時(shí)，才考慮理想化后造成的影響，一般工程計(jì)算其影響可以忽略（2）理想集成運(yùn)放工作于線性區(qū)理想運(yùn)放工作于線性區(qū)：u。二 -u_）而Aod r , uo為有限值，所以，（u亠U _） 0, 故 u . u _“虛短”：運(yùn)放的同相輸入端和反相輸入端的電位“無窮”接近， 好 象短路一樣，但卻不是真正的短路。因?yàn)辇h：,u廠u.-u_為有限值，所以，i.=i_、O“虛斷”：運(yùn)放的同相輸入

4、端和反相輸入端的電流趨于 0,好象斷路一樣，但卻不是真正的斷路。理想運(yùn)放工作于線性區(qū)，因其放大倍數(shù)趨于無窮大，所以在輸入端只要加一個(gè)非無窮小的電壓，其輸出就會(huì)超出其線性工作區(qū)，因此，只有電路引入負(fù)反饋， 才能使其工作于線性區(qū)。（3）理想集成運(yùn)放工作于非線性區(qū)UOM uoOu+- u-UOM理想運(yùn)放工作于非線電路中沒有引入負(fù)反饋或引入的是正反饋,性區(qū)。因其放大倍數(shù)趨于無窮大，所以輸出電壓只有兩種可能:.U OMU+ A U_U。=仁|因?yàn)槔鋞所以，i + = i止0l-U OMU+ U_作業(yè)：P379 7.4 ，7.6，7.8(a)、(c)，7.13 (a)、(b)，7.147.17，7.24，

5、7.25， 7.26, 7.27第二節(jié)基本運(yùn)算電路1. 比例運(yùn)算電路(1)反相比例運(yùn)算電路電路處于深度負(fù)反饋條件下，虛短和虛斷成立。U。Rfui - un _ Un - UoRiRfUIU|ii1 AF 0為了保持運(yùn)放差放輸入級(jí)的對(duì)稱性，同相輸入端的電阻R2為uI=時(shí)反相輸入端的等效電阻:R2二 R1/FfT型網(wǎng)絡(luò)反相比例運(yùn)算電路u。=RiR2/R4Ui(2)同相比例運(yùn)算電路u=1 R Ui2.加減運(yùn)算電路（1）求和運(yùn)算電路?反相求和運(yùn)算電路uU12 U13R2R3&忘(uI1 uI2 uI3)?同相求和運(yùn)算電路忘(uI1 uI2 uI3)fUiii RiU|2R2Rf/U13(氏U|2R23

6、積分運(yùn)算電路UO-RC U|dt（提示：用疊加原理）（解答:P321）4.微分運(yùn)算電路u。二-RCdticC1|Aup|Ofp fLPF的頻率特性i|Aup|Ofp fHPF的頻率特性過渡帶越窄，頻率特性越陡峭,越接近理想濾波器的特性,電路的選擇性越好，濾波特性越好。帶阻濾波器（BEF）:J1AuAup通帶 阻帶 通帶Of p1fp2fBEF的頻率特性第四節(jié) 有源濾波電路1.濾波電路的基礎(chǔ)知識(shí)（1）濾波電路的種類濾波器：是一種能使有用頻率信號(hào)通過而同時(shí)抑制或衰減無用頻率信 號(hào)得電子裝置。LPF(Low Pass Filter)HPF(high Pass Filter)BPF(Ba nd Pas

7、s Filter)BEF(Ba nd Embarrass Filter)APF(AII Pass Filter)?低通濾波器(LPF)?高通濾波器(HPF)帶通濾波器（BPF）：（2）實(shí)際濾波器的幅頻特性實(shí)際濾波器的幅頻特性希望抑制50Hz的干擾信號(hào)，應(yīng)選用哪種類型的濾波電路？放大音頻信號(hào)，應(yīng)選用哪種類型的濾波電路？（3）無源濾波電路無源濾波電路的帶載能力很差，當(dāng)負(fù)載變化時(shí)，其放大倍數(shù)和通 帶截止頻率均發(fā)生變化，往往不能滿足信號(hào)處理的要求。解：不帶載時(shí):11 j RC0- |Ui R c=U0 呎RR R1 j (R/R)C-20dB/dec2. 一階有源低通濾波器?有源濾波器：由有源器件（三

8、極管、場效應(yīng)管、集成運(yùn)放）構(gòu) 成的濾波器。例：求圖示有源RC低通濾波器在帶載和不帶載的情況下放大倍數(shù)的 頻率特性表達(dá)式。解：帶載或不帶載時(shí)都有:Uo : UpUiUi1 j cRj cAup11 j RC由集成運(yùn)放組成的有源濾波電路,當(dāng)負(fù)載變化時(shí)，其放大倍數(shù)表達(dá)式不變，因此頻率特性不變。根據(jù)頻率特性的基礎(chǔ)知識(shí)可知，電路中 RC環(huán)節(jié)越多，階數(shù)越高，過渡帶越窄J11如11201g| 氏 |/dB0X-320dE/dec-20理想持性| 它際特性1103 Z3. 二階有源低通濾波器例：求圖示有源RC低通濾波器放大倍數(shù)的頻率特性表達(dá)式，并畫出幅頻特性曲線。解:7十劭齡壓控電壓源二階低通濾波電路12 二

9、 RCf p - 0. 3 7g例：求圖示有源 RC低通濾波器 放大倍數(shù)的頻率特性表達(dá)式，并 畫出幅頻特性曲線。解：Au(s)二R2Up(S) R 丿(s)Aup (s)1 3-Aup(s)sRC (SRC)25.帶通濾波器A(s)Rf Up(s)巨丿U7(sAufA (s)(sRC)1 3-代p(s)sRC (sRC)22 - RC6.帶阻濾波器電馳=他小Rc22I R 丿 Ui(s)1 + 22-Ap(s)sRC+(sRC2Au -Ff、211 -lfo丿1Jj22 - 九p1.I：2 - Aup 1 - 2 - Aupffp1j2 - Aup 1 - 2 - Aupf0o2Aup2 - RCfbw=2 2 -AUp f0 二 Qp2Pl22人例：某有源濾波電路的傳輸函數(shù)如下：Au(s)仝M 2Ui(s)1 3