信号的运算与处理电路.ppt
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1、8.1 求和运算电路8.2 积分和微分运算电路8.3 对数和指数运算电路8.4 模拟乘法器及其应用8.5 有源滤波器,第8章 信号的运算与处理电路,引言:运算电路是集成运算放大器的基本应用电路,它是集成运放的线性应用。讨论的是模拟信号的加法、减法积分和微分、对数和反对数(指数)、以及乘法和除法运算。为了分析方便,把运放均视为理想器件:(1)开环电压增益 Au=(2)Ri=,R=0,(3)开环带宽 BW=(4)当UP=UN 时,Uo=0。没有温漂 因此,对于工作在线性区的理想运放应满足:“虚短”:即U+=U-;“虚断”:即I+=I-=0 本章讨论的即是上述“四字法则”灵活、大胆的应用。,8.1
2、求和运算电路,一、反相输入求和电路二、同相输入求和电路三、双端输入求和电路,一、反相输入求和电路,在 反相比例运算电路的基础上,增加一个输入支路,就构成了反相输入求和电路,见图12.01。此时两个输入信号电压产生的电流都流向Rf。所以输出是两输入信号的比例和。,图12.01 反相求和运算电路,二、同相输入求和电路,在同相比例运算电路的基础上,增加一个输入支路,就构成了同相输入求和电路,如图12.02所示。,图12.02 同相求和运算电路,因运放具有虚断的特性,对运放同相输入端的电位可用叠加原理求得:,由此可得出,三、双端输入求和电路,双端输入也称差动输入,双端输入求和运算电路如图12.03所示
3、。其输出电压表达式的推导方法与同相输入运算电路相似。,图12.03双端输入求和运算电路,当vi1=vi2=0时,用叠加原理分别求出vi3=0和vi4=0时的输出电压vop。当vi3=vi4=0时,分别求出vi1=0,和vi2=0时的von。,先求,式中Rp=R3/R4/R,Rn=R1/R2/Rf,再求,于是,8.2 积分和微分运算电路,8.2.1 积分运算电路,8.2.2 微分运算电路,8.2.1 积分运算电路,积分运算电路的分析方法与求和电路差不多,反相积分运算电路如图12.05所示。,图12.05 积分运算电路,当输入信号是阶跃直流电压VI时,即,图 12.05 积分运算放大电路,8.2.
4、2 微分运算电路,微分运算电路如图12.07所示。,图 12.07 微分电路,8.3 对数和指数运算电路,8.3.1 对数运算电路,8.3.2 指数运算电路,8.3.1 对数运算电路,图 12.08 对数运算电路,对数运算电路见图12.08。由图可知,8.3.2 指数运算电路,指数运算电路如图12.09所示。,指数运算电路相当反对数运算电路。,图 12.09 指数运算电路,8.4.1 模拟乘法器的基本原理8.4.2 模拟乘法器的应用,8.4 模拟乘法器及其应用,乘法器是又一种广泛使用的模拟集成电路,它可以实现乘、除、开方、乘方、调幅等功能,广泛应用于模拟运算、通信、测控系统、电气测量和医疗仪器
5、等许多领域。,8.4.1 模拟乘法器的基本原理,一、模拟乘法器的基本原理二、变跨导型模拟乘法器,一、模拟乘法器电路的基本原理,模拟乘法器是一种能实现模拟量相乘的集成电路,设vO和vX、vY分别为输出和两路输入,其中K为比例因子,具有 的量纲。模拟乘法器的电路符号如图19.01所示。,图19.01 模拟乘法器符号,图19.02模拟乘法器原理图,如果能用 vy去控制IE,即实现IE vy。vO就基本上与两输入电压之积成比例。于是实现两模拟量相乘的电路构思,如图19.02所示。,对于差动放大电路,输出电压为,二、变跨导型模拟乘法器,根据图19.02的原理可以制成所谓变跨导模拟乘法器。在推导高频微变等
6、效电路时,将放大电路的增益写成为,只不过在式中的gm是固定的。而图19.02中如果gm是可变的,受一个输入信号的控制,那该电路就是变跨导模拟乘法器。由于IEvY,而IE gm,所以vY gm。输出电压为,由于图19.02的电路,对非线性失真等因素没有考虑,相乘的效果不好。实际的变跨导模拟乘法器的主要电路环节如图19.03所示。,图19.03 变跨导模拟乘法器,三、对数反对数型模拟乘法器,根据两数相乘的对数等于两数的对数之和的原理,因此可以用对数放大器、反对数放大器和加法器来实现模拟量的相乘。方框图如图19.04所示。,图19.04 对数型模拟乘法器,8.4.2 模拟乘法器的应用 一、乘积和乘方
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