注冊電氣工程師考試學(xué)習(xí)資料信號運(yùn)算電路

7信號的運(yùn)算電路3.4掌握理想運(yùn)放的虛短、虛地、虛斷概念及其分析方法；反相、同相、差動輸入比例器及電壓跟隨器的工作原理，傳輸特性；積分微分電路的工作原理3.5掌握實(shí)際運(yùn)放電路的分析；了解對數(shù)和指數(shù)運(yùn)算電路工作原理，輸入輸出關(guān)系；乘法器的應(yīng)用（平方、均方根、除法）考試大綱要求：預(yù)備知識：集成運(yùn)放的兩種工作狀態(tài)1.運(yùn)放的電壓傳輸特性：設(shè)：電源電壓±VCC=±10V。

運(yùn)放的Aod=104│Ui│≤1mV時，運(yùn)放處于線性區(qū)。Aod越大，線性區(qū)越小，當(dāng)Aod→∞時，線性區(qū)→00uoui+10V-10V+Uom-Uom-1mV+1mV線性區(qū)非線性區(qū)非線性區(qū)+10V-10V+Uom-Uom0uoui7.1比例運(yùn)算電路2.理想運(yùn)算放大器：開環(huán)電壓放大倍數(shù)Aod=∞差摸輸入電阻Rid=∞輸出電阻Ro=0為了擴(kuò)大運(yùn)放的線性區(qū)，給運(yùn)放電路引入負(fù)反饋：理想運(yùn)放工作在線性區(qū)的條件：電路中有負(fù)反饋！運(yùn)放工作在線性區(qū)的分析方法：虛短（u+=u-）虛斷（ii+=ii-=0）3.線性區(qū)4.非線性區(qū)（正、負(fù)飽和狀態(tài)）運(yùn)放工作在非線性區(qū)的條件：電路開環(huán)工作或引入正反饋！運(yùn)放工作在非線性區(qū)的分析方法在下一章討論+10V-10V+Uom-Uom0uoui一.反相比例運(yùn)算虛地點(diǎn)i1=if

（虛斷）因?yàn)橛胸?fù)反饋，利用虛短和虛斷u+

=0

u－=u+=0（虛地）反饋方式：電壓并聯(lián)負(fù)反饋電壓放大倍數(shù):例R1=10k,Rf=20k,ui

=-1V。求:uo

、Ri。說明R0的作用，R0應(yīng)為多大？優(yōu)點(diǎn)：共模輸入電壓=0（u－=u+=0）缺點(diǎn)：輸入電阻?。?/p>

Ri=R1）

R0為平衡電阻(使輸入端對地的靜態(tài)電阻相等):R0=R1//Rf反相比例運(yùn)算電壓放大倍數(shù):可見：在高比例系數(shù)時，R1阻值小，輸入電阻小。輸入電阻：采用T型反饋網(wǎng)絡(luò)的反相比例電路目的：在高比例系數(shù)時，避免R1阻值太小，使輸入電阻太小。分析：u+=u-=0（虛短）

i1=i2（虛斷）二.同相比例運(yùn)算電路u-=u+=uii1=if（虛斷）平衡電阻R=Rf

//R1因?yàn)橛胸?fù)反饋，利用虛短和虛斷反饋方式：電壓串聯(lián)負(fù)反饋優(yōu)點(diǎn)：輸入電阻高缺點(diǎn)：共模輸入電壓≠0（u－=u+=ui）電壓放大倍數(shù):Au=1三.電壓跟隨器此電路是同相比例運(yùn)算的特殊情況，輸入電阻大，輸出電阻小。在電路中作用與分立元件的射極輸出器相同，但是電壓跟隨性能更好。ui=u+=u-=uo因?yàn)橛胸?fù)反饋，利用虛短和虛斷：1.反相加法器：若R1=R2=R,

平衡電阻R0=R1//R2//Rfi1+i2=if7.2基本運(yùn)算電路一.加法運(yùn)算電路虛地2.同相求和運(yùn)算：當(dāng)R1=R2=Rf

=R時,同相比例運(yùn)算:疊加定理二.減法運(yùn)算電路1、利用加法器和反相比例器反相比例器反相加法器由疊加原理2、差動減法器

ui1單獨(dú)作用反相比例器/ui2單獨(dú)作用差動減法器//同相比例器差動減法器ui1單獨(dú)作用ui2單獨(dú)作用

疊加則有：1.積分電路三.積分和微分電路反相積分器：如果u

i=直流電壓,輸出將反相積分，經(jīng)過一定的時間后輸出飽和。tui0tuo0-UomTM積分時間設(shè)Uom=15V,ui=+3V,

R=10k,C=1F求積到飽和值的時間：練習(xí):畫出在給定輸入波形作用下積分器的輸出波形。tui0212345tuo0-2-4-6應(yīng)用舉例：輸入方波，輸出是三角波。tui0tuo0EWB仿真在實(shí)用電路中，為了防止低頻信號增益過大，常在電容兩端并聯(lián)一電阻來加以限制。實(shí)用積分運(yùn)算電路2.微分電路：u-=u+=0tui0tuo0例：,求uo90°微分電路可把輸入方波轉(zhuǎn)化為尖頂波（尖脈沖）輸出EWB仿真實(shí)用微分運(yùn)算電路輸入端串聯(lián)一個小電阻來限制輸入電流，從而限制了電阻R中的電流。在反饋電阻R兩端并聯(lián)雙向穩(wěn)壓管，以限制輸出電壓不超過穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值。相位補(bǔ)償電容，以防電路產(chǎn)生自激，提高電路穩(wěn)定性。保證集成運(yùn)放中的放大管都始終工作在防大區(qū)，避免出現(xiàn)阻塞現(xiàn)象利用虛短和虛斷逆函數(shù)型微分運(yùn)算電路積分運(yùn)算電路逆函數(shù)型微分運(yùn)算電路積分運(yùn)算電路作反饋通路構(gòu)成逆函數(shù)型微分運(yùn)算電路即：構(gòu)成與反饋通路的運(yùn)算互為逆運(yùn)算的運(yùn)算電路這種思路具有普遍意義：微分運(yùn)算電路作反饋通路逆函數(shù)型積分運(yùn)算電路乘法運(yùn)算電路作反饋通路指數(shù)運(yùn)算電路作反饋通路逆函數(shù)型除法運(yùn)算電路逆函數(shù)型對數(shù)運(yùn)算電路PID調(diào)節(jié)器比例微分積分一.對數(shù)運(yùn)算電路7.3對數(shù)和指數(shù)運(yùn)算電路

利用PN結(jié)的指數(shù)特性實(shí)現(xiàn)對數(shù)運(yùn)算利用虛短和虛斷BJT的發(fā)射結(jié)有注意：ui必須大于零，電路的輸出電壓小于0.7V利用虛短和虛斷，有用三極管實(shí)現(xiàn)對數(shù)運(yùn)算注意：ui必須大于零，保證二極管能導(dǎo)通或三極管能正常放大。電路的輸出電壓小于0.7V。用三極管實(shí)現(xiàn)對數(shù)運(yùn)算用二極管實(shí)現(xiàn)對數(shù)