第七章信号的远箕和处理 §7.1概述 电子系统简介 信号的 信号的 信号的 信号的 提取 (预)处理 加工 执行 传感器 隔离、滤波 运算、转 功率放大 接收器 放大阻抗 变换 换、比较 AD转换 第七章 第七章 第九章 第八章 信号的产生
第七章 信号的运算和处理 §7.1 概述 一、电子系统简介 传感器 接收器 隔离、滤波 放大、阻抗 变换 运算、转 换、比较 功率放大 A/D转换 第七章 第七章 第八章 第九章 信号的产生
二、理运放的参数特点 ao、ri、f均为无穷大,r、失调电压及其温漂 失调电流及其温漂、噪声均为0。 集成运放的线性工作区 u 因为uo为有限值,Ad=∞,所以 反馈网络 p=0,即 UNup... 虚短路 因为ra=∞,所以 P 0 虚断路 四、研究的问题 运算电路:运算关系,uo=f(u 有源滤波电路:放大倍数的频率特性
二、理想运放的参数特点 Aod、 rid 、fH 均为无穷大，ro、失调电压及其温漂、 失调电流及其温漂、噪声均为0。 三、集成运放的线性工作区 uO＝Aod(uP－ uN) 因为uO为有限值， Aod ＝∞，所以 uN－uP ＝0，即 uN ＝uP…………虚短路 因为rid＝∞，所以 iN ＝iP ＝0………虚断路 四、研究的问题 运算电路：运算关系，uO＝f(uI ) 有源滤波电路：放大倍数的频率特性
§7.2基本远算电路 比例运算电路 IF R 1、反相输入 0 A x=Ln=0虚地 R 在节点N:i==4 R R O 1)电路引入了哪种组态的负反馈? R 2)电路的输入电阻为多少? 3)R=?为什么? 4)若要R=1002,比例系数为-100,R1=2R2=? R2太大,噪声大。如何利用相对 小的电阻获得-100的比例系数?
0 虚地 0 N P N P = = = = u u i i R u i i R I 在节点N： F = = I f O u R R u = − §7.2 基本运算电路 一、比例运算电路 1、反相输入 1) 电路引入了哪种组态的负反馈？ 2) 电路的输入电阻为多少？ 3) R’＝？为什么？ 4) 若要Ri＝100kΩ，比例系数为－100，R1＝？ R2＝？ R2太大，噪声大。如何利用相对 小的电阻获得-100的比例系数？
T型反馈网络反相比例运算电路 R M-(i2+i3)R u RI R R1 R3 r+ 1+22R R R 著若要求R=100kg2,则R=? 若比例系数为-100,R2=R1=100kC2,则R2=?
T 型反馈网络反相比例运算电路 3 M 3 1 I 2 1 I O M 2 3 4 1 2 M ( ) R u i R u i i u u u i i R R R u = = = = − = − + I 3 2 4 1 2 4 O (1 ) u R R R R R R u + + = − ∥ 若比例系数为 ， ，则 ？ 若要求 ，则 ？ − = = = = = 2 4 3 i 1 100 100k 100k R R R R R
2、同相输入 l)电路引入了哪种组态的负反馈? 2)电路的输入电阻为多少 A 3)R=?为什么? 4)K(m≠∞0影响运算精度吗?为什么? R R uo =(1+) uN R A A R O R 电压跟随器:u O 运算关系的分析方法:节点电流法 列出关键节点(如同相输入端、反相输入端)的电流方 程,利用集成运放工作在线性区所具有的“虚短”和 “虚断”的特点,求解输出电压和输入电压的关系式
2、同相输入 影响运算精度吗？为什么？ 为什么？ 电路的输入电阻为多少？ 电路引入了哪种组态的负反馈？ = CMR 4) 3) ' ? 2) 1) K R I f O N f O N P I (1 ) (1 ) u R R u u R R u u u u = + = + = = 运算关系的分析方法：节点电流法 列出关键节点（如同相输入端、反相输入端）的电流方 程，利用集成运放工作在线性区所具有的“ 虚短 ”和 “ 虚断 ”的特点，求解输出电压和输入电压的关系式。 电压跟随器：uO = uI
加减运算电路 1、反相求和 方法一:节点电流法 R R3 R R2 r3 R4=R1∥R2∥R3∥Rr o=-R=-R(血+2+2a RR R 方法二:利用叠加原理 首先求解每个信号单独作用时的输出电压,然后将所有 结果相加,即得到所有信号同时作用时的输出电压 RRR R1 R R
二、加减运算电路 1、反相求和 ( ) 0 3 I3 2 I2 1 I1 O F f f 3 I3 2 I2 1 I1 F 1 2 3 N P R u R u R u u i R R R u R u R u i i i i u u R R R = − = − + + = + + = + + = = 方法一：节点电流法 结果相加，即得到所有信号同时作用时的输出电压。 首先求解每个信号单独作用时的输出电压，然后将所有 方法二：利用叠加原理 I3 3 f I2 2 f I1 1 f O u R R u R R u R R u = − − −
2、同相求和设R1∥R2∥R3∥R4=R∥R l41单独作用 R、.R2∥R3∥R RR+R2∥R3∥R4 R 物理意义清楚,运算麻烦。 R 1+12+=4 l2 R n1」 l4 R1 R, R R R —+ —+ r2 R3 R2 R3 R+足,R l3、R R R R2 r3 r R +並2+ R R2 R3 ll R 12 R=R∥R2∥R∥R R R2 R3
2、同相求和 设 R1∥ R2∥ R3∥ R4 ＝ R∥ Rf 物理意义清楚，运算麻烦。 ∥ ∥ ∥ ∥ 单独作用： I1 1 2 3 4 f 2 3 4 O1 I1 (1 ) u R R R R R R R R R u u + = + P 1 2 3 4 3 I3 2 I2 1 I1 P P P 3 1 2 3 4 I3 2 I2 1 I1 4 P 3 I3 P 2 I2 P 1 I1 P 1 2 3 4 ( ) ) 1 1 1 1 ( R R R R R R u R u R u u R u R R R R R u R u R u R u R u u R u u R u u i i i i = ∥ ∥ ∥ = + + + + = + + + = − + − + − + + = f f 3 I3 2 I2 1 I1 P f P f O ( ) (1 ) R R R u R u R u R R R R u R R u + + + = = + ( ) 3 I3 2 I2 1 I1 O f R u R u R u u = R + +
3、加减运算 R2 R RA R R 设R1∥R2∥R1=R3∥R4∥R R R(+ R3 RA RR 若R1∥R2∥R≠R3∥R4∥R5
3、加减运算 ( ) 2 I2 1 I1 4 I4 3 I3 O f R u R u R u R u u = R + − − 设 R1∥ R2∥ Rf ＝ R3∥ R4 ∥ R5 ( ) I2 I1 f O u u R R u = − 若R1∥ R2∥ Rf≠ R3∥ R4 ∥ R5，uO ＝?
四、积分运算电路和微分运算电路 1、积分运算 R R R R ud l1+0(1 RO )输入为阶跃信号时的输出电压波形? 2)输入为方波时的输出电压波形? 线性积分 3)输入为正弦波时的输出电压波形? 波形变换 移相
四、积分运算电路和微分运算电路 1、积分运算 = − = − = = R u C u u R u i i C R I O C I 1 ( ) 1 O I O 1 2 1 u u t RC u t t = − + 1) 输入为阶跃信号时的输出电压波形？ 2) 输入为方波时的输出电压波形？ 3) 输入为正弦波时的输出电压波形？ O = − I 1 u RC u 线性积分 波形变换 移相
2、微分运算电路 /4o=-RC当 du dt A 限制输出 电压幅值 创 C 为了克服集成运放 R R 滞后补偿 的阻塞现象和自激振荡, 实用电路应采取措施。 限制输 入电流
2、微分运算电路 u i R t u i i C R R C = − = = O I d d 为了克服集成运放 的阻塞现象和自激振荡， 实用电路应采取措施。 限制输 入电流 限制输出 电压幅值 滞后补偿 t u u RC d d I O = −