模擬電路備課教案第七章

1、第七章 信號的運算與處理內(nèi)容提要：本章主要講述理想集成運放的特點、基本運算電路和有源濾波電路等。重點：比例、加減、積分運算電路的工作原理和運算關系，利用“虛短”、“虛斷”的概念分析各種運算電路輸出電壓和輸入電壓運算關系的方法，根據(jù)需要選擇運算電路；濾波的有關概念，有源濾波電路的識別，各種濾波電路的用途及它們幅頻特性的定性分析。難點：運算電路和有源濾波電路的識別，對數(shù)、指數(shù)運算電路和有源濾波電路的分析計算。學習要求：重點掌握理想集成運放的特點及“虛短”、“虛斷”的概念，并能應用這兩個基本概念分析基本運算電路和有源濾波電路；掌握理想集成運放的線性應用和非線性應用條件；理解LPF、 BPF、 HPF

2、、 BEF的工作原理及主要性能；能根據(jù)需要合理選擇運算電路和濾波電路 ；了解干擾和噪聲的來源及抑制方法。第一節(jié) 概述1. 電子信息系統(tǒng)的組成 由若干相互聯(lián)結(jié)，相互作用的基本電路組成的，具有特定功能的電路整體，稱為電子系統(tǒng)。電子系統(tǒng)的功能實現(xiàn)伴隨著信息的處理，所以電子系統(tǒng)也是信息處理系統(tǒng)。 信號是信息的載體，電信號是以電壓或電流等電量攜帶信息的。客觀世界許多物理量，都可以通過一定的傳感器轉(zhuǎn)換成電信號，如聲電轉(zhuǎn)換器（麥克）、溫度傳感器、光電轉(zhuǎn)換器（攝像頭）、位置傳感器等等。電子信息系統(tǒng)大致包含信號的提取、信號的（預）處理、信號的加工、信號的執(zhí)行四個環(huán)節(jié)。2. 理想集成運放的特點和工作特性（1）理想

3、集成運放的性能指標 開環(huán)差模增益： 差模輸入電阻： 輸出電阻： 共模抑制比： 上限截止頻率： 失調(diào)電壓、電流及溫漂：均為0。實際集成運放的特性很接近理想集成運放，我們僅僅在進行誤差分析時，才考慮理想化后造成的影響，一般工程計算其影響可以忽略。（2）理想集成運放工作于線性區(qū)理想運放工作于線性區(qū)：“虛短”：運放的同相輸入端和反相輸入端的電位“無窮”接近，好象短路一樣，但卻不是真正的短路?！疤摂唷保哼\放的同相輸入端和反相輸入端的電流趨于0，好象斷路一樣，但卻不是真正的斷路。理想運放工作于線性區(qū)，因其放大倍數(shù) 趨于無窮大，所以在輸入端只要加一個非無窮小的電壓，其輸出就會超出其線性工作區(qū)，因此，只有電路

4、引入負反饋，才能使其工作于線性區(qū)。（3）理想集成運放工作于非線性區(qū)電路中沒有引入負反饋或引入的是正反饋，理想運放工作于非線性區(qū)。因其放大倍數(shù)趨于無窮大，所以輸出電壓只有兩種可能：作業(yè)：P379 7.4， 7.6， 7.8(a)、(c)， 7.13 (a)、(b) ， 7.14 ， 7.17， 7.24， 7.25， 7.26, 7.27第二節(jié) 基本運算電路1. 比例運算電路（1）反相比例運算電路電路處于深度負反饋條件下，虛短和虛斷成立。 為了保持運放差放輸入級的對稱性，同相輸入端的電阻R2為uI=0時反相輸入端的等效電阻： R2= R1/ Rf 。T型網(wǎng)絡反相比例運算電路 （2）同相比例運算電

5、路2.加減運算電路（1）求和運算電路 反相求和運算電路 同相求和運算電路（2）加減運算電路（提示：用疊加原理）（解答：P321）3.積分運算電路4.微分運算電路第四節(jié) 有源濾波電路1. 濾波電路的基礎知識（1）濾波電路的種類濾波器：是一種能使有用頻率信號通過而同時抑制或衰減無用頻率信號得電子裝置。LPF(Low Pass Filter) HPF(high Pass Filter)BPF(Band Pass Filter)BEF(Band Embarrass Filter)APF(All Pass Filter) 低通濾波器（LPF） 高通濾波器（HPF）帶通濾波器（BPF）：過渡帶越窄，頻率特

6、性越陡峭，越接近理想濾波器的特性，電路的選擇性越好，濾波特性越好。帶阻濾波器（BEF）：（2）實際濾波器的幅頻特性希望抑制50Hz的干擾信號，應選用哪種類型的濾波電路？放大音頻信號，應選用哪種類型的濾波電路？（3）無源濾波電路無源濾波電路的帶載能力很差，當負載變化時，其放大倍數(shù)和通帶截止頻率均發(fā)生變化，往往不能滿足信號處理的要求。解：不帶載時：2. 一階有源低通濾波器 有源濾波器：由有源器件（三極管、場效應管、集成運放）構(gòu)成的濾波器。例：求圖示有源RC低通濾波器在帶載和不帶載的情況下放大倍數(shù)的頻率特性表達式。解：帶載或不帶載時都有：由集成運放組成的有源濾波電路，當負載變化時，其放大倍數(shù)表達式不變，因此頻率特性不變。根據(jù)頻率特性的基礎知識可知，電路中RC環(huán)節(jié)越多，階數(shù)越高，過渡帶越窄。3. 二階有源低通濾波器例：求圖示有源RC低通濾波器放大倍數(shù)的頻率特性表達式，并畫出幅頻特性曲線。解： 壓控電壓源二階低通濾波電路例：求圖示有源RC低通濾波器放大倍數(shù)的頻率特性表達式，并畫出幅頻特性曲線。解： 5. 帶通濾波器 6. 帶阻濾波器例：某有源濾波電路的傳輸函數(shù)如下：（1）定性分析該電路具有何種濾波性能（高通、低通、帶通、帶阻）？（2