學(xué)習(xí)模電上課yswg

1、第六章模擬信號運算電路6.1比例運算電路6.2求和電路6.3積分和微分電路6.4對數(shù)和指數(shù)電路6.5乘法和除法電路6.1比例運算電路6.1.1R2 = R1 / RF由于“虛斷”，i+= 0，u+ = 0；由于“虛短”， u- = u+ = 0“虛地”由 iI = iF ，得反相比例運算電路由于反相輸入端“虛地”，電路的輸入電阻為Rif = R1當(dāng) R1 RF 時，Auf = -1單位增益倒相器圖 6.1.16.1.2同相比例運算電路R2 = R1 / RF根據(jù)“虛短”和“虛斷”的特點，可知i+ = i- = 0；又 u- = u+ = u得：由于該電路為電壓串聯(lián)負(fù)反饋，所以輸入電阻很高；輸出

2、電阻很高。當(dāng) RF = 0 或 R1 = 時，Auf = 1電壓跟隨器圖 6.1.26.1.3差動比例運算電路圖 6.1.4差動比例運算電路在理想條件下，由于“虛斷”，i+ = i- = 0由于“虛短”， u+ = u- ，所以：電壓放大倍數(shù)差模輸入電阻Rif = 2R1三種比例運算電路之比較反相輸入同相輸入差分輸入電路組成要求 R2 = R1 / RF要求 R2 = R1 / RF要求 R1 = R1 RF = RF電壓放大倍數(shù)uO與 uI 反相， 可大于、小于或等于 1uO 與 uI 同相，放大倍數(shù)可大于或等于 1RifRif = R1不高Rif = (1 + Aod) Rid 高Rif

3、= 2R1 不高Ro低低低性能特點實現(xiàn)反相比例運算；電壓并聯(lián)負(fù)反饋； “虛地”實現(xiàn)同相比例運算；電壓串聯(lián)負(fù)反饋； “虛短”但不“虛地”實現(xiàn)差分比例運算(減法) “虛短”但不“虛地”6.1.4比例電路應(yīng)用實例兩個放大級。結(jié)構(gòu)對稱的 A1、A2 組成第一級，互相抵消漂移和失調(diào)。A3 組成差分放大級，將差分輸入轉(zhuǎn)換為單端輸出。當(dāng)加入差模信號 uI 時，若 R2 = R3 ，則 R1 的中點為交流地電位，A1、A2 的工作情況將如下頁圖中所示。圖 6.1.6三運放數(shù)據(jù)放大器原理圖圖 6.1.7由同相比例運放的電壓放大倍數(shù)公式，得則同理所以則第一級電壓放大倍數(shù)為：改變 R1，即可調(diào)節(jié)放大倍數(shù)。R1 開路

4、時，得到單位增益。A3 為差分比例放大電路。當(dāng) R4 = R5 ，R6 = R7 時，得第二級的電壓放大倍數(shù)為所以總的電壓放大倍數(shù)為在電路參數(shù)對稱的條件下，差模輸入電阻等于兩個同相比例電路的輸入電阻之和例：在數(shù)據(jù)放大器中， R1 = 2 k， R2 = R3 = 1 k， R4 = R5 = 2 k， R6 = R7 = 100 k，求電壓放大倍數(shù)； 已知集成運放 A1、A2 的開環(huán)放大倍數(shù) Aod = 105，差模輸入電阻 Rid = 2 M，求放大電路的輸入電阻。6.2求和電路求和電路的輸出量反映多個模擬輸入量相加的結(jié)果。6.2.1反相輸入求和電路由于“虛斷”，i- = 0所以：i1 +

5、i2 + i3 = iF又因“虛地”，u- = 0所以：當(dāng) R1 = R2 = R3 = R 時，圖 6.2.16.2.2同相輸入求和電路由于“虛斷”，i+ = 0，所以：解得：其中：由于“虛短”，u+ = u-圖 6.2.2圖 6.2.3例 6.2.2 電路例：用集成運放實現(xiàn)以下運算關(guān)系解：比較得：選 RF1 = 20 k，得： R1 = 100 k， R3 = 15.4 k；選 RF2 = 100 k，得： R4 = 100 k， R2 = 10 k。6.3積分和微分電路6.3.1積分電路由于“虛地”，u- = 0，故uO = -uC又由于“虛斷”，iI = iC ，故uI = iIR =

6、 iCR得： = RC積分時間常數(shù)圖 6.3.1積分電路的輸入、輸出波形(1)輸入電壓為矩形波圖 6.3.2t0t1tuIOtuOOUI當(dāng) t t0 時，uI = 0，uO = 0；當(dāng) t0 t1 時， uI = 0，uo 保持 t = t1 時的輸出電壓值不變。即輸出電壓隨時間而向負(fù)方向直線增長。 (二)輸入電壓為正弦波tuOO可見，輸出電壓的相位比輸入電壓的相位領(lǐng)先 90 。因此，此時積分電路的作用是移相。tuIOUm圖 6.3.26.3.2微分電路圖 6.3.5基本微分電路由于“虛斷”，i- = 0，故iC = iR又由于“虛地”， u+ = u- = 0 ，故可見，輸出電壓正比于輸入電

7、壓對時間的微分。微分電路的作用：實現(xiàn)波形變換。6.4對數(shù)和指數(shù)電路6.4.1對數(shù)電路由二極管方程知當(dāng) uD UT 時，或：利用“虛地”原理，可得：用三極管代替二極管可獲得較大的工作范圍。圖 6.4.26.4.2指數(shù)電路當(dāng) uI 0 時，根據(jù)集成運放反相輸入端“虛地”及“虛斷”的特點，可得：所以：可見，輸出電壓正比于輸入電壓的指數(shù)。圖 6.4.36.5乘法和除法電路6.5.1由對數(shù)及指數(shù)電路組成的乘除電路乘法電路的輸出電壓正比于其兩個輸入電壓的乘積，即uo = uI1uI2求對數(shù)，得：再求指數(shù)，得：所以利用對數(shù)電路、求和電路和指數(shù)電路，可得乘法電路的方塊圖：對數(shù)電路對數(shù)電路uI1uI2lnuI1

8、lnuI2求和電路lnuI1+ lnuI2指數(shù)電路uO = uI1uI2圖 6.5.1同理：除法電路的輸出電壓正比于其兩個輸入電壓相除所得的商，即：求對數(shù)，得：再求指數(shù)，得：所以只需將乘法電路中的求和電路改為減法電路即可得到除法電路的方塊圖：對數(shù)電路對數(shù)電路uI1uI2lnuI1lnuI2減法電路lnuI1- lnuI2指數(shù)電路圖 6.5.26.5.2模擬乘法器uI1uI2uO圖 6.5.3模擬乘法器符號輸出電壓正比于兩個輸入電壓之積uo = KuI1uI2比例系數(shù) K 為正值同相乘法器；比例系數(shù) K 為負(fù)值反相乘法器。變跨導(dǎo)式模擬乘法器：是以恒流源式差動放大電路為基礎(chǔ)，采用變跨導(dǎo)的原理而形成。圖 6.5.5變跨導(dǎo)式模擬乘法器的原理：恒流源式差動放大電路的輸出電壓為：當(dāng) IEQ 較小、電路參數(shù)對稱時，所以：結(jié)論：輸出電壓正比于輸入電壓 uI1 與恒流源電流 I 的乘積。設(shè)想：使恒流源電流 I 與另一個輸入電壓 uI2 成正比，則 uO 正比于 uI1 與 uI2 的乘積。當(dāng) uI2 uBE3 時，即：圖 6.5.6變跨導(dǎo)式乘法器原理電路乘法模擬器的應(yīng)用