文档介绍：第八章信号的运算和处理
基本运算电路
实际运算电路的误差分析
集成模拟乘法器
对数和反对数运算电路
有源滤波电路
集成运算放大器与外部电阻、电容、半导体器件等构成闭环电路后,能对各种模拟信号进行比例、加法、减法、微分、积分、对数、反对数、乘法和除法等运算。
运算放大器工作在线性区时,通常要引入深度负反馈。所以,它的输出电压和输入电压的关系基本决定于反馈电路和输入电路的结构和参数,而与运算放大器本身的参数关系不大。改变输入电路和反馈电路的结构形式,就可以实现不同的运算。
概述
1. 理想运算放大器
Auo , rid ,
ro 0 , KCMR
2. 电压传输特性 uo= f (ui)
线性区:
uo = Auo(u+– u–)
非线性区:
u+> u–时, uo = +Uo(sat)
u+< u–时, uo = – Uo(sat)
+Uo(sat)
u+– u–
uo
–Uo(sat)
线性区
理想特性
实际特性
uo
+
+
u+
u–
+UCC
–UEE
–
饱和区
O
3. 理想运放工作在线性区的特点
因为 uo = Auo(u+– u–)
所以(1) 差模输入电压约等于 0
即 u+= u–,称“虚短”
(2) 输入电流约等于 0
即 i+= i– 0 ,称“虚断”
电压传输特性
Auo越大,运放的
线性范围越小,必
须加负反馈才能使
其工作于线性区。
+
+
∞
uo
u–
u+
i+
i–
–
u+– u–
uo
线性区
–Uo(sat)
+Uo(sat)
O
4. 理想运放工作在饱和区的特点
(1) 输出只有两种可能, +Uo(sat) 或–Uo(sat)
(2) i+= i– 0,仍存在“虚断”现象
电压传输特性
当 u+> u–时, uo = + Uo(sat)
u+< u–时, uo = – Uo(sat)
不存在“虚短”现象
u+– u–
uo
–Uo(sat)
+Uo(sat)
O
饱和区
一、比例运算
1. 反相比例运算
(1)电路组成
以后如不加说明,输入、输出的另一端均为地()。
(2)电压放大倍数
因虚短, 所以u–=u+= 0,
称反相输入端“虚地”—反相输入的重要特点
因虚断,i+= i–= 0 ,
if
i1
i–
i+
uo
RF
ui
R2
R1
+
+
–
–
+
+
–
所以 i1 if
因要求静态时u+、 u–对地电阻相同,所以平衡电阻 R2 = R1 // RF
基本运算电路
1. 反相比例运算
电压放大倍数
uo
RF
ui
R2
R1
+
+
–
–
+
+
–
-
-
反馈电路直接从输
出端引出—电压反馈
输入信号和反馈信号加在
同一输入端—并联反馈
反馈信号使净输入
信号减小—负反馈
电压并联负反馈
输入电阻低,
共模电压 0
⑤电压并联负反馈,输入、输出电阻低,
ri = R1。共模输入电压低。
结论:
① Auf为负值,即 uo与 ui 极性相反。因为 ui 加
在反相输入端。
② Auf 只与外部电阻 R1、RF 有关,与运放本
身参数无关。
③| Auf | 可大于 1,也可等于 1 或小于 1 。
④因u–= u+= 0 , 所以反相输入端“虚地”。
例:电路如下图所示,已知 R1= 10 k,RF = 50 k。
求:1. Auf 、R2 ;
2. 若 R1不变,要求Auf为– 10,则RF 、 R2 应为多少?
解:1. Auf = – RF R1
= –50 10 = –5
R2 = R1 RF
=10 50 (10+50)
= k
2. 因 Auf = – RF / R1 = – RF 10 = –10
故得 RF = –Auf R1 = –(–10) 10 =100 k
R2 = 10 100 (10 +100) = 9. 1 k
uo
RF
ui
R2
R1
+
+
–
–
+
+
–
2. 同相比例运算
因虚断,所以u+ = ui
(1)电路组成
(2)电压放大倍数
uo
RF
ui
R2
R1
+
+
–
–
+
+
–
因虚短,所以 u–= ui ,
反相输入端不“虚地”
因要求静态时u+、u对地电阻相同,
所