第章 信號(hào)的運(yùn)算和處理

第7章信號(hào)的運(yùn)算和處理7.1基本運(yùn)算電路7.3有源濾波電路7.2模擬乘法器及其在運(yùn)算電路中的應(yīng)用7.4電子信息系統(tǒng)預(yù)處理中所用放大電路7.1基本運(yùn)算電路

知識(shí)要點(diǎn)：1、掌握集成運(yùn)放線性應(yīng)用電路分析思路；2、掌握基本運(yùn)算電路的電路構(gòu)成及其特性。運(yùn)算電路基本電路功能（特性）：當(dāng)輸入電壓變化時(shí)，輸出電壓將按一定的數(shù)學(xué)規(guī)律變化，即輸出電壓反映輸入電壓某種運(yùn)算的結(jié)果。1、基本運(yùn)算電路：比例、加減、積分、微分、指數(shù)、對(duì)數(shù)等，是集成運(yùn)放的線性應(yīng)用電路；2、在分析電路特性時(shí)，集成運(yùn)放均視為理想化的集成運(yùn)放；3、對(duì)電路進(jìn)行特性分析的理論基礎(chǔ)是理想運(yùn)放在線性區(qū)的兩個(gè)特點(diǎn)：（1）虛短：（2）虛斷：

概述:7.1.1比例運(yùn)算電路電路特點(diǎn)：輸出電壓和輸入電壓之間成線性比例關(guān)系；單路輸入信號(hào)。類型劃分（根據(jù)輸入信號(hào)引入端的不同）：反相比例運(yùn)算電路、同相比例運(yùn)算電路一、反相比例運(yùn)算電路1、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：（1）uI作用于集成運(yùn)放的反相輸入端；uo與uI反相。（2）Rf跨接在集成運(yùn)放的輸出端和反相輸入端，引入負(fù)反饋。（3）R`稱為補(bǔ)償電阻（平衡電阻），R`=R//Rf

uNuP2、特性分析：因?yàn)橐暈槔硐牖蛇\(yùn)放，且工作于線性區(qū)，所以：具有“虛地”特性由節(jié)點(diǎn)“N”可得：uNuPuP=?表明：反相比例運(yùn)算電路輸出電壓與輸入電壓之間成確定的比例關(guān)系，且反相。比值可大于1、等于1或小于1。>1放大器；=1倒相器；<1衰減器。uNuPT型網(wǎng)絡(luò)反相比例運(yùn)算電路：二、顯同相膽比例蓄運(yùn)算瀉電路1、結(jié)晝構(gòu)特愚點(diǎn)：（1）uI作用優(yōu)于集鍛成運(yùn)秩放的議同相添輸入旦端；uo與uI同相和。（2）Rf跨接磨在集孔成運(yùn)淹放的衣輸出鞭端和療反相果輸入引端，發(fā)引入陪負(fù)反頃饋。（3）R`稱為鹿補(bǔ)償啞電阻榨（平緣瑞衡電鼠阻）娃，R`肅=R怨//Rf2、特號(hào)性分脹析：因?yàn)橐暈槔硐牖蛇\(yùn)放，且工作于線性區(qū)，所以：思考：是否具有“虛地”特性？uP=uN=0?iP由電路可得：不具騎“虛地”特繪性有共道模信包號(hào)輸快入由節(jié)認(rèn)點(diǎn)“N”可得遙：iNN表明氏：同農(nóng)相比冰例運(yùn)便算電油路輸?shù)醭鲭姸螇号c均輸入描電壓讓之間椒成確加定的箱比例景關(guān)系煉，且喘同相惜。比講值大膝于或掙等于1。三、霜電壓昆跟隨碧器（同相壯比例掃運(yùn)算住電路來(lái)的特四例）特性貧分析密：電壓抖跟隨味器具圖有比隨射極允跟隨饞器更絕好的夫跟隨撫特性蒼。uNuPiPiN比例刊運(yùn)算些電路筍特性張分析私思路鄙總結(jié)折：以“邀虛短肅”、橫“虛往斷”取為理央論分類析基殘礎(chǔ)，均對(duì)與uo和uI聯(lián)系婦緊密劉的節(jié)馳點(diǎn)列節(jié)羨點(diǎn)電瞎流方掘程式，然稅后將敬方程痕式中藝的支竊路電束流以娘其兩售個(gè)端瞞點(diǎn)的離電位粥差來(lái)樂表征疼，進(jìn)擴(kuò)行整蠅理，抽即可背得到uo與uI所對(duì)捎應(yīng)的樸運(yùn)算誦關(guān)系謀。應(yīng)用群分析竭舉例:iPiNuNuP“虛搬地”uM思考節(jié)：如何升對(duì)由多個(gè)集成法運(yùn)放象構(gòu)成伐的比把例運(yùn)握算電啞路進(jìn)艘行特泊性分果析？例：押如下漁圖所圍示電勞路，粘求取uO與uI所對(duì)弱應(yīng)的悟函數(shù)噸關(guān)系東。分析交思路辦：將其“化眾整體蛛為部羊分”，直件接套霞用相哀關(guān)的僑基本各運(yùn)算疑電路盡的特性數(shù)關(guān)系盼式。同相纏比例運(yùn)算誓電路反相濱比例運(yùn)算瞧電路7.勞1.隙2加減炸運(yùn)算拒電路電路底特性稅：實(shí)現(xiàn)多個(gè)輸入圓信號(hào)浙按各奮自不噸同比揪例進(jìn)槳行求虛和或量求差熄。一、氏求和誦運(yùn)算觀電路根據(jù)麥輸入錢信號(hào)激引入零端的階不同徒，可泄分為克：反相鐘求和怖運(yùn)算稼電路危、同薪相求欣和運(yùn)簽算電孤路類型體劃分族（根漢據(jù)信誘號(hào)引按入端省的不茅同）龍：求和魄運(yùn)算更電路令、加聞減混露合運(yùn)待算電蹲路、懲減法果運(yùn)算甜電路1、反度相求醫(yī)和運(yùn)旱算電陡路（1）結(jié)用構(gòu)杠特點(diǎn)愿：所有柔輸入緒信號(hào)深都接聲至反今相輸膽入端搬；R4（平勵(lì)衡電出阻）救：R4=R1//舉R2//幸R3//火Rf（2）特芹性分聰析：具有給兩種副分析械求解或思路蘆：結(jié)點(diǎn)幫電流鑰方程籌式法、疊加旺原理屬應(yīng)用※分析勸求解撕方法庭一——結(jié)點(diǎn)此電流繩方程愧式法由“大墻結(jié)點(diǎn)籍”列展結(jié)點(diǎn)強(qiáng)電流鞭方程般式：iPiNuNuP“虛離地”※分析撈求解室方法萌二——疊加走原理躺的應(yīng)搶用分析神：先竹令UI1單獨(dú)晝作用鬧，將跳另兩盲路做成接地蓋處理務(wù)，即甚不作警用。濟(jì)此時(shí)柏電路擾相當(dāng)滾于一溝個(gè)基蜻本的幣反相藝比例刻運(yùn)算澡電路炎，即免：uo1同理徑可求如得UI2、UI3單獨(dú)截作用膏時(shí)所搶對(duì)應(yīng)鉛的輸組出電誓壓表航達(dá)式救：所以瓣，當(dāng)uI1、uI2和uI3同時(shí)炒作用禁時(shí)，拼則有展：2、同典相求闊和運(yùn)矮算電懂路（1）結(jié)體構(gòu)陪特點(diǎn)綿：所有太輸入躬信號(hào)是都接慣至同拴相輸對(duì)入端崗；R/擁/Rf=R1//盈R2//垃R3//間R4（2）特罵性分燙析：兩種坦分析竄求解懼思路雨：結(jié)點(diǎn)銷電流壤方程撞式法和疊加掘原理揉應(yīng)用析（P3秩31、P3分32）輸出驗(yàn)電壓置與各探輸入直信號(hào)財(cái)電壓趙之間乞的函淚數(shù)關(guān)沿系式怎為：注意鞋：因?yàn)樵嗪耷蠛拓傔\(yùn)算扣電路瀉對(duì)電則路中行各個(gè)挪電阻無(wú)的阻瘦值匹寇配要夸求較螞高，椅計(jì)算膊繁瑣翅，所佩以一蝦般較獻(xiàn)少應(yīng)撥用它寬，通叫常選尾用反柱相求微和運(yùn)賢算電秘路來(lái)系實(shí)現(xiàn)子加法衰運(yùn)算萬(wàn)。二、辮加減(混合)運(yùn)算淹電路1、一倚般意逮義（召結(jié)構(gòu)截）的鋪加減將運(yùn)算運(yùn)電路典：（1）結(jié)聽構(gòu)特渴點(diǎn)：集成租運(yùn)放買的兩吼輸入渡端均有輸入聽信號(hào)諸引入膜。（2）特鐵性分補(bǔ)析：視為反相旋求和云運(yùn)算叛電路和同相旺求和闖運(yùn)算構(gòu)電路的組總合，縣即運(yùn)他用疊宰加原絲式理進(jìn)堤行求萬(wàn)解：uo1反相勤求和運(yùn)算慚電路令uI3、uI4共同憐作用斬于該君電路執(zhí)，uI1、uI2端接鉛地處菊理，促則電府路等煮效為葛一同摟相求挪和運(yùn)愚算電毒路（賤注意梅應(yīng)滿毅足各搖個(gè)電奮阻阻掛值平歇衡條隊(duì)件：R1//衡R2//柳Rf=R3//德R4//食R5uo22、差碌分比菌例運(yùn)章算電濾路：（1）結(jié)游構(gòu)特黨點(diǎn)：只有兩路信號(hào)策分別寨引至惕兩個(gè)星輸入鈴端，付且對(duì)配稱位刊置的觸電阻拖參數(shù)役取值彩對(duì)稱（2）特尼性分羅析：屬于咱加減盡運(yùn)算骨電路櫻的特點(diǎn)例，丘所以饒：（3）特鈴性應(yīng)臨用：由：可知厭，此霸種結(jié)紗構(gòu)的遵電路啊可以邪實(shí)現(xiàn)槳兩模棕?cái)M信簽號(hào)之味間的未減法超運(yùn)算材，即膠對(duì)差掉模信找號(hào)進(jìn)此行比佛例運(yùn)模算。應(yīng)用循一：應(yīng)用恨二：常應(yīng)用便于非爐電量鼻信號(hào)搭采集遭處理旁系統(tǒng)近中，通對(duì)信行號(hào)進(jìn)刊行采春集與龍放大爹，例向如：注意線：可由兩個(gè)或兩使個(gè)以瞧上的勇集成恢運(yùn)放吃構(gòu)成竊的運(yùn)棍算電煉路實(shí)雄現(xiàn)加區(qū)減運(yùn)窯算，助以克盲服單個(gè)集成畫運(yùn)放攝構(gòu)成堡的加郵減運(yùn)穿算電鞭路電惹阻選夕取和辜調(diào)整容不便臂、每灰路信馳號(hào)輸戰(zhàn)入端困輸入賺電阻珍小的歸不足御。思考：如何程根據(jù)支已知刺的數(shù)硬學(xué)運(yùn)偽算關(guān)瘡系式感，設(shè)伍計(jì)出壁能實(shí)友現(xiàn)對(duì)晌應(yīng)數(shù)萍學(xué)函旱數(shù)關(guān)哨系的祝應(yīng)用候電子疤電路段？例如似：分析鞭：屬于和加減斥運(yùn)算掩關(guān)系待；[要求架：采睛用單曉個(gè)集丙成運(yùn)波放實(shí)豬現(xiàn)電墾路。]基本律電路休結(jié)構(gòu)蒙框架設(shè)計(jì)朱確定以具體肝參數(shù)繡取值稻：7.宇1.牽3積分訊、微批分運(yùn)拿算電磨路一、鋪積分足運(yùn)算為電路(1奴)結(jié)構(gòu)用特點(diǎn):電容燃構(gòu)成趣反饋哪環(huán)節(jié)uNuPiNiPuC+-(2繼)特性革分析:“虛抬地”(3巨)特性灰應(yīng)用:(積分似運(yùn)算咬電路諸在不押同輸框入波濤形對(duì)鋒應(yīng)下肺的輸菠出波除形)線性積分波形變換移相二、未微分腐運(yùn)算通電路（2）特淘性分克析：uC+-uNuPiNiP（1）結(jié)貪構(gòu)特侍點(diǎn)：輸入吧信號(hào)似通過陜電容堪引入首，反秤饋元測(cè)件為僵電阻鄙?！疤撊舻亍?.參2（集隸成）模擬印乘法店器及線其在臟運(yùn)算增電路粒中的餃應(yīng)用知識(shí)幣要點(diǎn)出：1、了良解模瓣擬乘設(shè)法器怠基本孕電路虜特性另、類椒型劃撤分；2、了競(jìng)解模么擬乘加法器極的基桿本應(yīng)罰用電耀路。集成帖模擬應(yīng)乘法盲器是奇實(shí)現(xiàn)王兩個(gè)尺模擬附信號(hào)振相乘柏的非洲線性衰電子剪器件粱，它差有兩監(jiān)個(gè)輸漠入端ux和uy，輸械出端母為uo，它秒們之希間的山關(guān)系努是：電路爺符號(hào)K-稱為債乘法謎系數(shù)悼（乘探積增鵝益或猛標(biāo)尺悔因子訴）一、級(jí)概述遇：集成殖模擬封乘法嫩器的設(shè)種類術(shù)很多狗，常見綱產(chǎn)品菊有BG出31法4、F1翁59棗5、F1搶59并6、MC盡14觀95、MC斯14常96、LM忌15錯(cuò)95、LM止15彎96等。應(yīng)用胳模擬威乘法瞧器可肝以方灘便的績(jī)構(gòu)建之乘、妹除、散乘方軟、開械方等冰運(yùn)算你電路堂；在工綢程中造的應(yīng)蝦用主硬要體零現(xiàn)在漲通信砍系統(tǒng)涼中：猶實(shí)現(xiàn)逃調(diào)幅晨、混藏頻、陰檢波涉、倍躲頻等擊功能期；還可稅構(gòu)成疑：可桐控增銀益放獨(dú)大器吧、絕屋對(duì)值吊測(cè)試奪電路離以及毀壓控愿方波/三角援波發(fā)迅生電蒸路。模擬掃乘法享器的伸功能貿(mào)應(yīng)用琴：等效財(cái)電路理想集成郊模擬發(fā)乘法槽器的疑特性迷：1、ri1、ri2為無(wú)襖窮大盈；2、ro為零3、k值不得隨輸蘿入信哭號(hào)的貍幅值濃和頻遞率而川變化4、當(dāng)uX、uY為零撒時(shí)，uo為零胸。模擬些乘法搜器輸畜入信葉號(hào)極柏性的練四種麻組合模擬腎乘法樹器根逃據(jù)輸洗入信能號(hào)允伶許極遠(yuǎn)性的等對(duì)應(yīng)雀可分夏為：?jiǎn)蜗髲d限、亂兩象勁限、架四象屯限三類貼。模擬鉤乘法凳器內(nèi)落部構(gòu)縱成電佩路：兩象懼限模暮擬乘喝法器雙平賠衡四通象限朵變跨索導(dǎo)型堆模擬公乘法眨器二、室模擬棕乘法什器在孫運(yùn)算坦電路曉中的榴應(yīng)用應(yīng)用林模擬造乘法飄器可難以方俊便的胃構(gòu)建吐乘、史除、啟乘方動(dòng)、開綱方等胳運(yùn)算蛙電路畜。將模蜻擬乘宗法器走的兩筐個(gè)輸吩入端鴉輸入程相同艱的信沈號(hào)1、平坐方運(yùn)確算4次方羅運(yùn)算池電路3次方旁運(yùn)算痰電路結(jié)論途：可用楚多個(gè)犯模擬銳乘法請(qǐng)器串彎聯(lián)組陪成輸巡壽入信軌號(hào)的敏任意倦次冪材的運(yùn)始算電影路。2、除困法運(yùn)租算由集個(gè)成運(yùn)軌放和涂模擬微乘法覽器組花成uNuP3、平著方根鎮(zhèn)運(yùn)算在除睜法電估路的墊基礎(chǔ)笑上，君用乘驚方（柜平方扔）運(yùn)伴算電承路作是為集苦成運(yùn)哲放的件負(fù)反申饋通趨路，亮可構(gòu)彈成平株方根撈運(yùn)算揭電路攻。7.幣3有源否濾波素電路知識(shí)叨要點(diǎn)豎：1、了甩解濾凡波電明路的喘基本禿電路巴特性溫、類沉型劃猜分；2、了蒼解無(wú)編源濾筐波和偷有源織濾波間電路貢的特施性區(qū)觀別。一、哭概述劉：濾波話電路評(píng)：對(duì)信紋號(hào)的解頻率斃具有解選擇房誠(chéng)性的略電路電路員功能版：使特感定頻統(tǒng)率范進(jìn)圍內(nèi)芝的信著號(hào)通林過，喂而阻足止其蠢它頻緣瑞率的作信號(hào)匪通過鋪。低通闖濾波魂器類型篇?jiǎng)澐智伲喊刺幟肜矸椒ㄌ┓钟布癁V波軟件矩濾波按處腥理信換號(hào)分模擬勇濾波誤器數(shù)字岸濾波缺器按構(gòu)掠成器件椒分無(wú)源終濾波愉器有源撥濾波菌器按頻辨率特性眼分低通書濾波每器（LP勾F）高通蓋濾波競(jìng)器（HP餡F）帶通棗濾波鴨器（BP戴F）帶阻害濾波鴨器（BE棚F）按傳遞函數(shù)分一階濾波器二階濾波器N階濾波器:全通屬濾波嘉器（AP拌F）按通丈帶濾浴波特這性分最大聚平坦控型（貫巴特太沃斯身型）疊濾波油器等波議紋型查（切肉比雪躁夫型船）濾戒波器線性標(biāo)相移熄型（災(zāi)貝塞桃爾型著）濾壇波器理想社濾波提電路圈的幅啟頻特石性：LP妻FHP摘FBP蘿FBE妥F允許衫通過匠的頻鈔段將信位號(hào)衰反減至借零的搏頻段二、筒濾波吩器的犁實(shí)際睡幅頻丙特性低通塊濾波擁器的布