第七章模擬信號(hào)運(yùn)算電路演示文稿

第七章模擬信號(hào)運(yùn)算電路演示文稿目前一頁(yè)\總數(shù)三十六頁(yè)\編于二十二點(diǎn)優(yōu)選第七章模擬信號(hào)運(yùn)算電路目前二頁(yè)\總數(shù)三十六頁(yè)\編于二十二點(diǎn)7.1理想運(yùn)放的概念一、理想運(yùn)放的技術(shù)指標(biāo)開(kāi)環(huán)差模電壓增益Aod=∞；輸出電阻ro=0；共模抑制比KCMR=∞；差模輸入電阻

rid=∞；UIO=0、IIO=0、UIO=IIO=0；輸入偏置電流IIB=0；-3dB帶寬fH=∞，等等。目前三頁(yè)\總數(shù)三十六頁(yè)\編于二十二點(diǎn)二、理想運(yùn)放工作在線(xiàn)性區(qū)時(shí)的特點(diǎn)輸出電壓與其兩個(gè)輸入端的電壓之間存在線(xiàn)性放大關(guān)系，即+Aod集成運(yùn)放的電壓和電流目前四頁(yè)\總數(shù)三十六頁(yè)\編于二十二點(diǎn)2.理想運(yùn)放的輸入電流等于零由于rid=∞，兩個(gè)輸入端均沒(méi)有電流，即——“虛斷”理想運(yùn)放工作在線(xiàn)性區(qū)特點(diǎn)：1.理想運(yùn)放的差模輸入電壓等于零即——“虛短”目前五頁(yè)\總數(shù)三十六頁(yè)\編于二十二點(diǎn)三、理想運(yùn)放工作在非線(xiàn)性區(qū)時(shí)的特點(diǎn)傳輸特性集成運(yùn)放的傳輸特性實(shí)際特性非線(xiàn)性區(qū)非線(xiàn)性區(qū)線(xiàn)性區(qū)uOu+-u-O目前六頁(yè)\總數(shù)三十六頁(yè)\編于二十二點(diǎn)理想運(yùn)放工作在非線(xiàn)性區(qū)特點(diǎn)：當(dāng)u+>u-

時(shí)，uO=+UOPP當(dāng)u+<u-時(shí),uO=-

UOPP

1.uO

的值只有兩種可能在非線(xiàn)性區(qū)內(nèi)，(u+

-

u-)可能很大，即u+≠u(mài)-?！疤摰亍辈淮嬖?.理想運(yùn)放的輸入電流等于零目前七頁(yè)\總數(shù)三十六頁(yè)\編于二十二點(diǎn)實(shí)際運(yùn)放Aod≠∞，當(dāng)u+與u-

差值比較小時(shí)，仍有Aod(u+

-

u-

)〈UOPP，運(yùn)放工作在線(xiàn)性區(qū)。例如：F007的Uopp=±14V，Aod

2×105

，線(xiàn)性區(qū)內(nèi)輸入電壓范圍uOu+-u-O實(shí)際特性非線(xiàn)性區(qū)非線(xiàn)性區(qū)線(xiàn)性區(qū)但線(xiàn)性區(qū)范圍很小。集成運(yùn)放的傳輸特性目前八頁(yè)\總數(shù)三十六頁(yè)\編于二十二點(diǎn)-例:判斷運(yùn)放電路是否存在虛短--目前九頁(yè)\總數(shù)三十六頁(yè)\編于二十二點(diǎn)7.2比例運(yùn)算電路一R2=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(yùn)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(shí)，Auf=-1——單位增益倒相器目前十頁(yè)\總數(shù)三十六頁(yè)\編于二十二點(diǎn)二、同相比例運(yùn)算電路R2=R1//RF根據(jù)“虛短”和“虛斷”的特點(diǎn)，可知i+=i-=0；又u-

=u+=uＩ得：由于該電路為電壓串聯(lián)負(fù)反饋，所以輸入電阻很高；輸出電阻很低。uI目前十一頁(yè)\總數(shù)三十六頁(yè)\編于二十二點(diǎn)當(dāng)RF=0或R1=時(shí)，Auf=1——電壓跟隨器uIu-目前十二頁(yè)\總數(shù)三十六頁(yè)\編于二十二點(diǎn)三、差分比例運(yùn)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目前十三頁(yè)\總數(shù)三十六頁(yè)\編于二十二點(diǎn)三種比例運(yùn)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=2R1不高Ro低低低性能特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)反相比例運(yùn)算；電壓并聯(lián)負(fù)反饋；“虛地”實(shí)現(xiàn)同相比例運(yùn)算；電壓串聯(lián)負(fù)反饋；“虛短”但不“虛地”實(shí)現(xiàn)差分比例運(yùn)算(減法)“虛短”但不“虛地”目前十四頁(yè)\總數(shù)三十六頁(yè)\編于二十二點(diǎn)四、比例電路應(yīng)用實(shí)例三運(yùn)放數(shù)據(jù)放大器原理圖uI1uI2兩個(gè)放大級(jí)。結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)的A1、A2

組成第一級(jí)，互相抵消漂移和失調(diào)。

A3

組成差分放大級(jí)，將差分輸入轉(zhuǎn)換為單端輸出。目前十五頁(yè)\總數(shù)三十六頁(yè)\編于二十二點(diǎn)目前十六頁(yè)\總數(shù)三十六頁(yè)\編于二十二點(diǎn)由同相比例運(yùn)放的電壓放大倍數(shù)公式，得則同理所以

則第一級(jí)電壓放大倍數(shù)為：改變R1，即可調(diào)節(jié)放大倍數(shù)。

R1開(kāi)路時(shí)，得到單位增益。目前十七頁(yè)\總數(shù)三十六頁(yè)\編于二十二點(diǎn)A3

為差分比例放大電路。當(dāng)R4=R5，R6=R7時(shí)，得第二級(jí)的電壓放大倍數(shù)為所以總的電壓放大倍數(shù)為目前十八頁(yè)\總數(shù)三十六頁(yè)\編于二十二點(diǎn)例１：求輸入輸出關(guān)系思考目前十九頁(yè)\總數(shù)三十六頁(yè)\編于二十二點(diǎn)例２：求輸入輸出關(guān)系目前二十頁(yè)\總數(shù)三十六頁(yè)\編于二十二點(diǎn)Ｔ型反饋網(wǎng)絡(luò)比例電路例３：求（１）輸入電阻；（２）輸入輸出關(guān)系思考i1i2i3i4目前二十一頁(yè)\總數(shù)三十六頁(yè)\編于二十二點(diǎn)例：求電路的輸入輸出關(guān)系uI1uI2uO1目前二十二頁(yè)\總數(shù)三十六頁(yè)\編于二十二點(diǎn)7.3求和電路求和電路的輸出量反映多個(gè)模擬輸入量相加的結(jié)果。一、反相輸入求和電路由于“虛斷”，i-=0所以：i1+i2+i3=iF又因“虛地”，u-

=0所以：當(dāng)R1=R2=R3=R時(shí)，目前二十三頁(yè)\總數(shù)三十六頁(yè)\編于二十二點(diǎn)二、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-目前二十四頁(yè)\總數(shù)三十六頁(yè)\編于二十二點(diǎn)例：用集成運(yùn)放實(shí)現(xiàn)以下運(yùn)算關(guān)系解：目前二十五頁(yè)\總數(shù)三十六頁(yè)\編于二十二點(diǎn)比較得：選RF1=20k，得：R1=100k，R3=15.4k；選RF2=100k，得：R4=100k，R2=10k。目前二十六頁(yè)\總數(shù)三十六頁(yè)\編于二十二點(diǎn)例：?jiǎn)芜\(yùn)放的加減運(yùn)算電路R2_++R5R1ui2uoui1R4ui4ui3R3R6目前二十七頁(yè)\總數(shù)三十六頁(yè)\編于二十二點(diǎn)R2_++R5R1ui2uoui1R4ui4ui3R3R6目前二十八頁(yè)\總數(shù)三十六頁(yè)\編于二十二點(diǎn)7.4積分和微分電路一、積分電路由于“虛地”，u-

=0，故uO=-uC又由于“虛斷”，iI=iC

，故uI

=iIR=iCR得：τ=RC——積分時(shí)間常數(shù)目前二十九頁(yè)\總數(shù)三十六頁(yè)\編于二十二點(diǎn)積分電路的輸入、輸出波形(1)輸入電壓為矩形波t0t1tuIOtuOOUI當(dāng)t≤

t0

時(shí)，uI=0，uO=0；

當(dāng)t0<t≤t1

時(shí)，uI=UI=常數(shù)，

當(dāng)t>t1時(shí)，uI=0，uo保持t=t1時(shí)的輸出電壓值不變。即輸出電壓隨時(shí)間而向負(fù)方向直線(xiàn)增長(zhǎng)。目前三十頁(yè)\總數(shù)三十六頁(yè)\編于二十二點(diǎn)例：積分電路輸入矩形波，電容兩端存在初始電壓，畫(huà)出輸出波形tui0tuo0目前三十一頁(yè)\總數(shù)三十六頁(yè)\編于二十二點(diǎn)(2)輸入電壓為正弦波tuOO可見(jiàn)，輸出電壓的相位比輸入電壓的相位領(lǐng)先90

。因此，此時(shí)積分電路的作用是移相。tuIOUm目前三十二頁(yè)\總數(shù)三十六頁(yè)\編于二十二點(diǎn)二、微分電路

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(jiàn)，輸出電壓正比于輸入電壓對(duì)時(shí)間的微分。微分電路的作用：實(shí)現(xiàn)波形變換。目前三十三頁(yè)\總數(shù)三十六頁(yè)\編于二十二點(diǎn)7.5對(duì)數(shù)和指數(shù)電路一、對(duì)數(shù)電路由二極管方程知當(dāng)uD

UT

時(shí)