第5章 信号的运算、测量和处理电路

模拟电子技术课件

第5章 信号的运算、测量和处理电路 章 信号的运算、本章目录基本运算电路 对数、 对数、指数与乘法运算电路 信号测量放大电路 信号变换电路 有源滤波器

5.1 5.2 5.3 5.4 5.5

模拟电子技术课件

电子信息系统传感器 接收器 隔离、 隔离、滤 波、放大 运算、 运算、转 换、比较 功放 执行机构

模拟电子技术课件

掌握：熟练掌握比例、加法、减法、积分、微分、 掌握：熟练掌握比例、加法、减法、积分、微分、对数、反对数等常用的基本运算电路； 对数、反对数等常用的基本运算电路；

理解：电压电流间的转换，理解模拟乘法器在运算 理解：电压电流间的转换，电路中的应用。 电路中的应用。

了解：典型有源滤波器的组成和特点； 了解：典型有源滤波器的组成和特点；有源滤波器的分析方法。 的分析方法。

模拟电子技术课件

5.1 基本运算电路5.1.1 比例运算电路 5.1.2 加法运算电路 5.1.3 减法运算电路 5.1.4 积分运算电路 5.1.5 微分运算电路 掌握：熟练掌握比例、加法、减法、积分、微分、 掌握：熟练掌握比例、加法、减法、积分、微分、 常用的基本运算电路； 常用的基本运算电路；集成运放工作在线性区，深度负反馈。 集成运放工作在线性区，深度负反馈。

模拟电子技术课件

5.1.1 比例运算电路最基本的运算电路，是其他各种运算电路的基础。 最基本的运算电路，是其他各种运算电路的基础。

1、反相比例运算电路 、

由 iI = iF ,得

uI u u uo = R1 RFRF uO = uI R 1

虚地

根据“虚短”和“虚断” 根据“虚短” 虚断”

uo RF Auf = = uI R1当 R1 = RF 时 ， Auf=-1(反相器) - (反相器)

得

u+ = u- = 0i1 = iF ,

模拟电子技术课件

输入电阻： 输入电阻： rif = R1 输出电阻： 输出电阻： R2= R1 // RF平衡电阻， 平衡电阻，使输入端对 地的静态电阻相等。 地的静态电阻相等。

ro = 0很小！ 很小！

模拟电子技术课件

2、同相比例运算电路 、

RF uO = (1+ )uI R1RF = (1+ )u+ R 1 uO RF Auf = = 1+ uI R1

根据“虚短” 根据“虚短”和“虚断” 虚断”

得

u+ = u- = uIi1 = iF ,

由于该电路为串联电 压负反馈，所以输入电阻 很高；输出电阻很低。

u 0 uO u = R1 RF

rif = ∞ ro = 0

模拟电子技术课件

uO RF Auf = = 1+ uI R1当 RF = 0 或 R1 = ∞ 时，Auf = 1

电压跟随器

uO = uI

模拟电子技术课件

电路如图所示，求解u 的表达式。 例 电路如图所示，求解 O的表达式。

500k

R2 解： uO1 = (1+ )uI = 11uI RI

R5 uO = uO1 = 55uI R4

模拟电子技术课件

5.1.2 加法运算电路 1、反相输入加法运算电路 、

得 u+ = u- = 0 i1 + i2 + i3 = iFuO uI1 uI2 uI3 + + = R1 R2 R3 RF

uI1 uI2 uI3 uO = RF ( + + ) R1 R2 R3R′ = R1 // R2 // R3 // RF当 R1 = R2 = R3 = R 时，

根据“虚短” 根据“虚短”和“虚断” 虚断”

RF uO = (u I1 + u I2 + u I3 ) R1

模拟电子技术课件

2、同相求和运算电路 、

RF uO = (1 + )u+ R1′根据“虚短” 根据“虚短”和“虚断” 虚断”

i1 + i2 + i3 = iR

uI1 u+ uI2 u+ uI3 u+ u+ + + = R1 R2 R3 RRF R+ R+ R+ uO = (1+ )( uI1 + uI2 + uI3 ) ′ R1 R1 R2 R3

R + = R1 // R 2 // R3 // R

模拟电子技术课件

例：用集成运放实现以下运算关系uO = 0.2uI1 10uI2 + 1.3uI3

解：uO1

RF1 RF1 uI1 + uI3 ) = (0.2uI1 + 1.3uI3 ) = ( R1 R3

RF2 RF2 u O = ( uO1 + uI2 ) = ( uO1 + 10uI2 ) R4 R2

模拟电子技术课件

uO1

RF1 RF1 uI1 + uI3 ) = (0.2uI1 + 1.3uI3 ) = ( R1 R3

RF2 RF2 uO = ( uO1 + uI2 ) = ( uO1 + 10uI2 ) R2 R4

比较得： 比较得： RF1 = 0.2 , R1

RF1 = 1.3 , R3

RF2 = 1, R4

RF2 = 10 R2

选 RF1 = 20 k ,得： R1 = 100 k , R3 = 15.4 k ; 选 RF2 = 100 k ,得： R4 = 100 k , R2 = 10 k 。

′ R1 = R1 // R3 // RF1 = 8 k

′ R2 = R2 // R4 // RF2 = 8.3 k

模拟电子技术课件

5.1.3 减法运算电路

u1 u u uo = R1 RFR3 RF RF uO = (1 + ) u2 u1 R1 R2 + R3 R1

根据“虚短” 根据“虚短”和“虚断” 虚断”

一般

R1 = R2; RF = R3

得 u =u = + i1 = iF

R3 u2 R2 + R3

RF uO = (u2 u1) R1

减法运算实际是差分电路

模拟电子技术课件

RF ′ uo = u1 R1

叠加法： 叠加法：

RF RF R3 ′ uo′ = 1 + u + = 1 + R + R u2 R1 R1 2 3

′ ′ uo = uo + uo′ RF R3 RF = u1 + 1 + R + R u2 R1 R1 2 3 R3 RF RF uO = (1 + ) u2 u1 R1 R2 + R3 R1

模拟电子技术课件

例 求所示电路输出电压与输入电压的运算关系式 。

RF 解： uo1 = u1 R1 RF RF R3 uo2 = 1 + u += 1 + R + R u I2 R1 R1 2 3 RF RF R2 uo3 = 1 + u + = 1 + R + R u I3 R1 R1 2 3

uO = 10uI1 + 10uI2 + u13