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1、第八章 信号的运算和处理电路,1 理想集成运放的技术参数 开环差模电压增益AVd= 差模输入电阻Rid= 输出电阻Ro=0 共模抑制比KCMR= 输入失调电压VIO=0 失调电流IIO=0 它们的温漂均为零 输入偏置电流IIB=0 带宽BW= ,理想运放传输特性：,2 理想集成运放工作在线性区的特点,差模输入电压为零：VP=VN （虚短路） 输入电流为零： IP=IN=0（虚断路）,3 理想集成运放工作在非线性区的特点,输出电压只有两种可能。 当VPVN 时：运放达到最大输出电压VOH 。 当VPVN 时：运放达到最小输出电压VOL。 输入电流为零，IP=IN=0 同相，反相端电压不相等，VP
2、VN,运放开环运用，或加正反馈，或虽加有负反馈但输出电压达到了运放最大输出，则运放工作在饱和区。,运放加负反馈运用，且输出电压没达到运放最大输出，运放工作在线形放大区间。,虚断, ip=in=0 虚短, vp=vn=0 (虚地) 虚地是反相比例运算电路的一个重要特征。 运放无共模电压输入。,8-1 基本运算电路,Rif=R1 Rof=0,8.1.1 比例运算电路 反相比例运算电路, 同相比例运算电路,特点: 不存在虚地现象，运放两输入端有共模电压。 当RF=0或R1=时，AVf=1，实现了电压跟随。 电路的输入电阻无穷大，输出电阻为0，具有很强的带负载能力。,8.1.2 差分比例运算电路,例:
3、分析下图放大器的组成，并求电压增益。,A3为差分比例放大器。,输入电阻高，共模抑制比高，增益调节方便。,8.1.3 求和运算电路,利用反相求和实现减法计算,8.1.4 积分电路,缺点: 输出端存在积分漂移电压，导致输出误差。,例：积分电路如上图所示，R=10K，C=1F，若输入的波形如图所示，试画出输出电压的波形。 Vc(0)=0 ,t=010ms时，vi=2V,t1=10ms时，vo(t1)=-2V,T2 =20ms时，vo(t2)=0V,t=1020ms时，vi=-2V,8.1.5 微分电路,缺点: 输出电压与输入电压的微分成正比，因此对高频干扰相当敏感。,8.2 实际运算放大器运算电路的
4、误差分析,1共模抑制比KCMR为有限值的情况 KCMR,AVd ,AVc 0，vP vN,2 输入失调电压VIO ,输入失调电流IIO不为0的情况,R1/RF,VIO,VP,= (IIB-IIO/2)R2,-(IIB-IIO/2)R2=-VIO- (IIB+IIO/2)(R1/RF)+R1Vo/(R1+RF) VO=(1+RF/R1)VIO+IIB(R1/RF-R2)+IIO(R1/RF+R2)/2,对于理想集成运放：VP,=VN,结论:当 R2=R1/RF 时, 由输入偏置电流所引起的输出误差电压可以消除。 Vo=(1+RF/R1)(VIO+IIOR2）,例8.2.2：反相比例放大器，运放参
5、数VIO=2mV , IIB=80nA ，IIO=20nA ， 求同相输入端等效误差电压Vir 。,Vor=(1+RF/R1)VIO+IIO(R1/RF) Vir=Vor/(1+RF/R1) =（VIO+IIO(R1/RF)=2.18mV,同相输入端加补偿电路， 求VR3 。,VR3=-Vir=-2.18mV,8.3对数和反对数运算,存在的问题: 要求单极性输入：vi0 (如vi0，则改用PNP管） 输出电压范围小 （-0.1-0.8) 输出电压的温漂现象严重,8.1.1对数运算,8.3.2反对数运算电路(指数运算电路),例:求vo的值，并说明此电路完成何种运算功能。,v01=-VTln(vi
6、1/IESR1),v02=-VTln(vi2/IESR2),v03=-(vo1+vo2)=VTln(vi1vi2/IES2R1R2),8.4 模拟乘法器在信号运算电路中的简单应用,vo(t)=KM vx(t)vy(t),单象限乘法器： 信号vx(t),vy(t)均只能在单一极性电压下工作。 二象限乘法器： 信号vx(t),vy(t)中一个能为正负两种极性，而 另一个只能为单一极性。 四象限乘法器： 信号vx(t),vy(t)均能适应两种极性。,KM为增益系数或标尺因子,1 除法运算电路,由运放的虚短和虚断有: i1+i2=0 i1=vi1/R1 i2=vo1/R2 vi1/R1 +vo1/R2
7、 =0 vo1=-(R1/R2)vi1,运放须处于负反馈状态， 要求：vo1vi10(同极性) vi20 vi1则可正可负。是二象限除法器。,vo1=KMvovi2,信号符号的要求：,2 开平方运算,i1+i2=0 vi/R+KMv02/R=0,KMvo2 与 vi必须反极性 KMvo2 0 vi0,要求：vivo3 0,正压开方电路,8.5 有源滤波器 8.5.1 基本概念,作用：让所需要频率的信号通过，抑制不需要的频率信号。 类型：模拟式 有源 低通 数字式 无源 高通 带通 带阻,理想滤波器的幅频特性：,低通,高通,带通,带阻,8.5.2一阶有源滤波器,8.5.3二阶有源滤波器,传递函数一般表达式 Ao ： 通带增益 Q ：品质因素 n：特征频率 o：中心频率,1 、压控电压源低通滤波器,Q0 Ao3 RF/R12,二阶低通滤波器幅频特性,Q=0.707曲线最平坦 且截止频率为n,2压控电压源带通滤波器,带通滤波器幅频特性,