模擬電子線路 PPT 7

1、上頁上頁下頁下頁后退后退模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎6.1 基本運算電路基本運算電路 6.1.1 加法運算加法運算 1反相輸入加法電路反相輸入加法電路 6 集成運算放大器組成的運算電路集成運算放大器組成的運算電路 運放工作于線性狀態(tài)運放工作于線性狀態(tài)電壓并聯(lián)負反饋電壓并聯(lián)負反饋由兩個分析依據由兩個分析依據“虛短虛短”“虛斷虛斷”b2A+I1uI2uOuFR1R2R3R3i1i2ib1上頁上頁下頁下頁后退后退模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎 I22F1I1FOuRRuRRu1I111bI11RuRuui 321iii 0b2b1 uu其中其中FOFO1b3RuRuui 2I221bI22Ru

2、Ruui 故有故有2I211IFORuRuRu b2A+I1uI2uOuFR1R2R3R3i1i2ib1上頁上頁下頁下頁后退后退模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎2同相輸入加法電路同相輸入加法電路 運放工作于線性狀態(tài)運放工作于線性狀態(tài)電壓串聯(lián)負反饋電壓串聯(lián)負反饋根據兩個分析依據根據兩個分析依據“虛短虛短”“虛斷虛斷”F1ii b2b1uu 由圖可知由圖可知其中其中1b11Rui Fb1OfRuui b11FO)1(uRRu 故故A+b1b2I1uI2uOuFR1R2R3RFi1i上頁上頁下頁下頁后退后退模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎b21F1OuRRRu I2322I1323b2uRRRuRR

3、Ru 3231KRRR 3222KRRR b11FO)1(uRRu 同相端電壓同相端電壓 I22I111FKK1uuRR b11F1uRRR 式中式中A+b1b2I1uI2uOuFR1R2R3RFi1i上頁上頁下頁下頁后退后退模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎6.1.2 減法運算減法運算運放工作于線性狀態(tài)運放工作于線性狀態(tài)電壓負反饋電壓負反饋根據疊加原理根據疊加原理減法運算器減法運算器反相比例器反相比例器同相比例器同相比例器分解分解A+I1uI2uOub1b24R3R2R1R上頁上頁下頁下頁后退后退模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎+ +同相比例同相比例A+I1uI2uOu b1b24R3R2R1

4、R等效等效反相比例反相比例2RA+I1uI2uOu b1b24R3R1RA+I1uI2uOub1b24R3R2R1R上頁上頁下頁下頁后退后退模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎I112OuRRu 2I43412O1uRRRRRu 2RA+I1uI2uOu b1b24R3R1RA+I1uI2uOu b1b24R3R2R1R上頁上頁下頁下頁后退后退模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎31RR 42RR 如果如果如果如果21RR I1I2Ouuu 則則 I1I212OuuRRu 則則OOOuuu I112uRR I2434121uRRRRR 上頁上頁下頁下頁后退后退模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎ii C由

5、圖可知由圖可知tuCiddCC 其中其中COuu 故故6.1.3 積分運算積分運算RuiI OCuu dtiCC1dtuRC I1CA+iIuOuCiCuR+上頁上頁下頁下頁后退后退模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎 tdtuRCu0IO1omU輸入階躍電壓輸入階躍電壓tRCU tUdtRC01t0Ou輸出電壓輸出電壓隨時間線隨時間線性下降性下降運放的最大輸出電壓運放的最大輸出電壓輸出飽和輸出飽和t0IuU上頁上頁下頁下頁后退后退模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎t0IuU輸入電壓輸入電壓t0OuMUMU omMUU 輸出電壓輸出電壓上頁上頁下頁下頁后退后退模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎RuiO

6、F tuRCuddIO 故故CFii 6.1.4 微分運算微分運算 由圖可知由圖可知tuCtuCiddddICC 其中其中CA+iFIuOuCiCuR+上頁上頁下頁下頁后退后退模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎微分電路的階躍響應微分電路的階躍響應 Ut0Iutou0輸入信號輸入信號輸出信號輸出信號上頁上頁下頁下頁后退后退模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎t0IuU輸入電壓輸入電壓輸出電壓輸出電壓t0Ou上頁上頁下頁下頁后退后退模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎6.2.1 對數(shù)運算對數(shù)運算 CIii 6.2 對數(shù)和反對數(shù)運算電路對數(shù)和反對數(shù)運算電路由圖可知由圖可知RuiII RIuUusIOlnT 故

7、故)0(I uTBE/SUueI )1(TBE/SEC UueIiiR+ATIuOuCiEiIi+BEuT選用選用PNP型型當當uI0時時上頁上頁下頁下頁后退后退模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎FORiu 故故IBEuu TUueIi/SEBE 6.2.2 反對數(shù)運算反對數(shù)運算FEii 由圖可知由圖可知TUueRI/SI RT+AOuIuEiFib1b2上頁上頁下頁下頁后退后退模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎YXOuKuu 6.3 模擬乘法器及其應用模擬乘法器及其應用乘法器符號乘法器符號實現(xiàn)的功能實現(xiàn)的功能KOuXuYu上頁上頁下頁下頁后退后退模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎1 1對數(shù)乘法器對

8、數(shù)乘法器 知知 可利用對數(shù)電路、加法電路和反對數(shù)電路實現(xiàn)可利用對數(shù)電路、加法電路和反對數(shù)電路實現(xiàn)的乘法運算功能。的乘法運算功能。 21KKK 式中式中YXOuKuu YXlnuKue 6.3.1 乘法器的工作原理乘法器的工作原理 由由Y2X1lnlnuKuKe 上頁上頁下頁下頁后退后退模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎Y2X1lnlnYXOuKuKeuKuu 原理框圖原理框圖對數(shù)運算對數(shù)運算XlnuYlnuYXlnuuYXuKuXuYu對數(shù)運算對數(shù)運算加法加法運算運算反對數(shù)運算反對數(shù)運算上頁上頁下頁下頁后退后退模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎2S2YO2lnRIuUuT O445O135O3uR

9、RuRRu TUueRIuO36S3O 1S1XO1lnRIuUuT 對數(shù)乘法運算電路對數(shù)乘法運算電路R1+A1T1XuO1uR2+A2T2YuO2uR4+A3O3uR3R6+A4T4OuR5上頁上頁下頁下頁后退后退模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎2. 變跨導式乘法器變跨導式乘法器RT1T2T3T4+_+A_XuYuOu2R2R1R1RO1uCRC3iCCV E1iCRRi上頁上頁下頁下頁后退后退模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎在圖示電路中在圖示電路中XbeCo1urRu XCmuRg 因為因為ebm rg E1T)1(iU TE1Ui RT1T2T3T4+_XuYuO1uCRC3iCCV E

10、1iCRRi上頁上頁下頁下頁后退后退模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎2C3E1ii TC3TE1m2UiUig 則則因因T3、T4構成鏡象電流源構成鏡象電流源RC3ii RUuiBE3YR 當當BE3YUu 時時RuiYR RT1T2T3T4+_XuYuO1uCRC3iCCV E1iCRRi上頁上頁下頁下頁后退后退模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎YXYXCT1O)21(uuKuuRRUu 由以上各式得由以上各式得RURKTC2 式中式中RT1T2T3T4+_XuYuO1uCRC3iCCV E1iCRRi上頁上頁下頁下頁后退后退模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎1OC12OuRRRu YXC12u

11、uKRRR YXuKu 接入差分比接入差分比例電路例電路RT1T2T3T4+_+A_XuYuOu2R2R1R1RO1uCRC3iCCV E1iCRRi上頁上頁下頁下頁后退后退模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎1. 平方運算電路平方運算電路 2IOKuu 6.3.2 乘法器應用電路乘法器應用電路KOuIu上頁上頁下頁下頁后退后退模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎2 開平方運算電路開平方運算電路 由圖可知由圖可知2OO1Kuu RuRuIO1 KuuIO 故故)0(I uK+A1OuR OuIuRR上頁上頁下頁下頁后退后退模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎 3. 除法運算電路除法運算電路 由圖可知由圖可

12、知I2OO1uKuu 1I12O1RuRu I2I112OuuKRRu 故故K+A1OuR OuI1u1R2RI2u上頁上頁下頁下頁后退后退模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎4. 調制與解調調制與解調 音頻信號音頻信號tUussscos2 載波信號載波信號tUuccccos2 幅度調制原理框圖幅度調制原理框圖 濾波器濾波器帶帶 通通KOusuO1ucu上頁上頁下頁下頁后退后退模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎輸出信號輸出信號tUKUu)cos(scsco sc1OuKuu ttUKU)cos()cos(scscsc 濾除單邊帶信號濾除單邊帶信號濾波器濾波器帶帶 通通KOusuO1ucu上頁上頁下頁

13、下頁后退后退模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎幅度解調原理框圖幅度解調原理框圖tUuccccos2 載波信號載波信號tUu)cos(2scii 調幅信號調幅信號載波信號載波信號調幅信號調幅信號音頻信號音頻信號濾波器濾波器低低 通通KOuO1ucuiu上頁上頁下頁下頁后退后退模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎 ttUKUu)2cos(cosscsicO1 tUKUusicOcos 輸出信號信號輸出信號信號濾除高頻信號濾除高頻信號載波信號載波信號調幅信號調幅信號音頻信號音頻信號濾波器濾波器低低 通通KOuO1ucuiu上頁上頁下頁下頁后退后退模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎 6.4.1 選型選型 專專

14、用用型型類類 型型特特 點點應應 用用 場場 合合 通用型通用型種類多，價格便宜種類多，價格便宜一般測量、運算電路一般測量、運算電路低功耗型低功耗型功耗低功耗低遙感、遙測電路遙感、遙測電路高精度型高精度型型型測量精度高、零漂小測量精度高、零漂小毫伏級或更低微弱毫伏級或更低微弱信號測量信號測量高輸入阻高輸入阻抗型抗型Rid對被測信號影響小對被測信號影響小生物醫(yī)電信號提取、生物醫(yī)電信號提取、放大放大高速寬帶高速寬帶型型帶寬高、轉換速率高帶寬高、轉換速率高視頻放大或高頻振視頻放大或高頻振蕩電路蕩電路高壓型高壓型電源電壓電源電壓48V300V高輸出電壓和大輸高輸出電壓和大輸出功率出功率集成運放及其特性

15、簡表集成運放及其特性簡表 6.4 集成運算放大器使用中的幾個問題集成運算放大器使用中的幾個問題 上頁上頁下頁下頁后退后退模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎 6.4.2 調零調零 常用的調零電路常用的調零電路帶調零引出端帶調零引出端2315476R 2R1RCCV CCV wROuA741無調零端無調零端LM 324R Ou2R1R3R4RCCV CCV wR上頁上頁下頁下頁后退后退模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎6.4.4 保護保護1輸入保護輸入保護 6.4.3 消振消振自激振蕩的原因自激振蕩的原因運放的增益高運放的增益高存在寄生電容存在寄生電容加入消振電容加入消振電容消振的措施：消振的措施：保

16、護電路保護電路R+Ab1b21D2DOuIuRu上頁上頁下頁下頁后退后退模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎 2. 輸出保護輸出保護保護電路保護電路+AFRzDIuOu2R1R上頁上頁下頁下頁后退后退模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎6.4.5 運算電路的誤差分析運算電路的誤差分析運放低頻等效電路運放低頻等效電路（+）orIcucuAIduduArid（ ）IoU2u1uIBIIBIIOIOu上頁上頁下頁下頁后退后退模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎1. 共模抑制比共模抑制比KCMR為有限值的影響為有限值的影響 圖示電路中圖示電路中Ib2uu OOF11b1FuuRRRu 等效共模輸入電壓等效共模輸入

17、電壓222OIb2b1IcFuuuuu 等效差模輸入電壓等效差模輸入電壓OIb2b1IcFuuuuu AIuOuFR1Rb1b2上頁上頁下頁下頁后退后退模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎而理想運放的輸出電壓為而理想運放的輸出電壓為FuuRRRu/II1F1O 輸出電壓輸出電壓IcCMRodIdodIcocIdodOuKAuAuAuAu 代入代入uIc、uId 得得ICMRodCMRO21112111uKFAKFu AIuOuFR1Rb1b2上頁上頁下頁下頁后退后退模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎%100OOO uuu 故故 輸出電壓的相對誤差輸出電壓的相對誤差%10021111CMRodCMR

18、KFAK%10021112111CMRdCMR KFAKu上頁上頁下頁下頁后退后退模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎 2 及及 為有限值的影響為有限值的影響 udAidr 在圖示電路中，由于在圖示電路中，由于 0b2 uodOb1Auu )(b1b2odOuuAu 另一方面，由疊加原理得另一方面，由疊加原理得O1idF1idIFid1Fidb1/uRrRRruRrRRru AIuOuFR1Ridrb1b2上頁上頁下頁下頁后退后退模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎IidF1Fudud1FO1urRRRAARRu 由此得實際的輸出電壓由此得實際的輸出電壓而理想運放的輸出電壓為而理想運放的輸出電壓為I1

19、FOuRRu AIuOuFR1Ridrb1b2上頁上頁下頁下頁后退后退模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎%100OOO uuu 故故 輸出電壓的相對誤差輸出電壓的相對誤差%1001odidF1F ArRRR上頁上頁下頁下頁后退后退模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎3運放的偏置和失調的影響運放的偏置和失調的影響 偏置和失調對偏置和失調對運放的影響圖運放的影響圖+AOuFR1R2RIOUIBIIBIIOI上頁上頁下頁下頁后退后退模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎（1） 僅考慮反相輸入端僅考慮反相輸入端 的影響的影響 IBIFIB1ORIU +AOuFR1R2RIOUIBIIBIIOI上頁上頁下頁下頁后退

20、后退模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎（2）僅考慮同相輸入端僅考慮同相輸入端 和和 的影響的影響 IBIIOI2IBIO1F1O2)(RIIRRRU +AOuFR1R2RIOUIBIIBIIOI上頁上頁下頁下頁后退后退模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎IO1F1O3URRRU （3）僅考慮失調電壓僅考慮失調電壓 的影響的影響 IOU+AOuFR1R2RIOUIBIIBIIOI上頁上頁下頁下頁后退后退模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎根據疊加原理，以上三種情況的共同影響為：根據疊加原理，以上三種情況的共同影響為：O3O21OOUUUU F21F1IB2IOIO1F1RRRRRIRIURRR+AOuFR

21、1R2RIOUIBIIBIIOI上頁上頁下頁下頁后退后退模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎例例1 用理想集成運算放大器實現(xiàn)下列運算關系，并畫出用理想集成運算放大器實現(xiàn)下列運算關系，并畫出電路圖。要求所用的運算放大器為三個，元件的取值電路圖。要求所用的運算放大器為三個，元件的取值范圍為范圍為：M1k1 RF1 Cdtuuuu i3i2i1o32練習題練習題解：根據題意，將要求實現(xiàn)下列運算關系變形為解：根據題意，將要求實現(xiàn)下列運算關系變形為)(32i3i2i1odtuuuu 那么式那么式dtu i3可以用積分器來實現(xiàn)?？梢杂梅e分器來實現(xiàn)。上頁上頁下頁下頁后退后退模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎式式可

22、以用反相輸入的加法器來實現(xiàn)?？梢杂梅聪噍斎氲募臃ㄆ鱽韺崿F(xiàn)。)(32i3i2i1dtuuu 最后，在來一級反相器，即可實現(xiàn)運算最后，在來一級反相器，即可實現(xiàn)運算)(32i3i2i1odtuuuu 上頁上頁下頁下頁后退后退模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎+1m mFA360kW W1MW Wi3uouo3uo2ui2ui1u60kW W20kW W60kW W100kW W100kW WA2A1+)(32i3i2i1o2dtuuuu dtuu i3o3)(32i3i2i1odtuuuu 圖中圖中運算電路運算電路上頁上頁下頁下頁后退后退模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎例例2 圖示電路是一個由理想運算放大器組成的可調圖示電路是一個由理想運算放大器組成的可調穩(wěn)壓電源，穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電源，穩(wěn)壓管DZ的穩(wěn)壓值為的穩(wěn)壓值為UZ。2R1RCCV 3ROU+4RWRZDA（2） 若要改變若要改變UO的符號（極性），而不改變的符號（極性），而不改變UO的大的大小，問電路必須做哪些改動？小，問電路必須做哪些改動？（1） 試求用試求用UZ表示的表示的UO表達式。