第8章信号的运算与处理电路解析

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第8章信号的运算与处理

第8章信号的运算与处理
图8.2.9 积分电路
第8章信号的运算与处理
8.2.5 微分电路
将图8.2.9所示的积分电路中的电阻和电容元件对换位置, 并选取比较小的时间常数RC, 便得到图8.2.11 所示的微分电路。在这个电路中, 同样存在虚地和虚断, 即i1=i2=i。
设t=0时,uC=0, 当信号电压us接入后, 便有
反相放大电路的低频等效电路如图8.2.14所示闭环电压放大倍数为
式(8.2.15)表明,̇Auo、ri越大, ̇Auf越接近理想情况下的 Rf/R1; 反之, ̇Auo、ri越小,Auf越小, 误差越大。
第8章信号的运算与处理图8.2.14 反相运算放大电路的低频等效电路
第8章信号的运算与处理
第8章信号的运算与处理图8.2.7 用加法电路构成的减法电路
第8章信号的运算与处理
2. 利用差动式电路以实现减法运算图8.2.8是用来实现两个电压us1,us2相减的电路, 从电路结构上来看, 它是反
相输入和同相输入相结合的放大电路。在理想运放的情况下, 由两虚的概念可得：
在上式中, 如果选取电阻值满足Rf/R1=R3/R2的关系, 输出电压可简化为
第8章信号的运算与处理
图8.2.6 加法电路
第8章信号的运算与处理
8.2.3 减法电路 1. 利用反相信号求和以实现减法运算电路如图8.2.7所示, 第一级为反相比例运算电路, 若Rf1=R1, 则uO1=-us1; 第二级为反相加法电路, 若R'2=R2, 可导出
若R2=Rf2, 则式(8.2.6a)变为
模拟电子技术基础
第8章信号的运算与处理
8.1 集成运算放大器的应用基础 8.1.1 集成运算放大器的符号 8.1.2 理想集成运算放大器 8.1.3 集成运算放大器的电压传输特性

第八章信号的运算和处理电路 ppt课件

–voVsBiblioteka 当t=RC时，vo = –Vs
vo的值受最大输出电压的限制
t
t 图8－9
六、微分电路
if
i1 = if
vs i1
R –
Cdvs vo
C
dt R
vo
+ 图8－10
vo
RCdvs dt
vs Vs
t
–vo Vs
t
图8－11
当vs为阶跃电压，由于信号源总有内阻，t=0时，电容上压降vo= 0。充电电流很大， –vo亦很大，
第八章信号的运算和处理电路
§8.1 基本运算电路
一、反相放大器（反相比例放大器）
if
iI = 0 v+ = 0
i1 vs
R1
Rf – iI
vo
v+ =v– v– = 0 又 iI = 0 i1 = if
R2
+ 图8－2
vs vo R1 Rf
vo
Rf R1
R2：平衡电阻。 R2 = R1 // Rf 若R1 = Rf vo = –vs 此为反相器。
A0
1
R2 R1
为同相放大器的电压增益。
(2) vo4Rv3oC 3 t 5V 12t 5 t2.5ms
§8－3 对数和反对数运算放大器
一、对数运算放大器
iC T
i = iC
vRS ISeVVBTE
vO
ISe VT
vO
vT
ln vS RIS
R
vS
–
iN
P
+
IS：三极管发射结反向饱和电流缺点：幅值不能超过0.7V；
温漂严重。
vo 图8－12

电子线路第8章

1 f0 ≈ 2π LC
Rb2 －
Re
判断是否是满足相位条件——相相位条件相位平衡法：位平衡法：
C Uf 断开反馈到放大 R b1 L1 L2 器的输入端点，器的输入端点，假设 (-) 在输入端加入一正极 C b (+) Uo 性的信号，性的信号，用瞬时极性法判定反馈信号的极性。若反馈信号与极性。 R b2 Re 输入信号同相，输入信号同相，则满足相位条件；足相位条件；否则不满足。满足。
8.2 LC正弦波振荡电路正弦波振荡电路
1. LC并联谐振回路的选频特性并联谐振回路的选频特性并联谐振回路的
i
+ u
当 ω = ω0 ≈
1 LC
时，
iC
C
iL
L R
并联谐振。并联谐振。谐振时，电路呈阻性：谐振时，电路呈阻性：
-
R为电感和回路中的损耗电阻为电感和回路中的损耗电阻
L (阻性阻性) Z0 = 阻性 RC
石英晶体振荡电路
8.3.2 石英晶体的基本特性与等效电路 1. 石英晶体的压电效应
V
极板间加电场晶体机械变形极板间加机械力晶体产生电场
V
晶片敷银层
V
符号
V
压电效应：压电效应：
交变电压
机械振动
交变电压压电谐振
固有频率时，当交变电压频率 = 固有频率时，振幅最大
机械振动的固有频率与晶片尺寸有关，稳定性高。机械振动的固有频率与晶片尺寸有关，稳定性高。
| AF | =1
ϕ A + ϕ F = 2 nπ
n是整数是整数
起振条件和稳幅原理
起振条件：起振条件： & & 略大于1 | A F |>1 （略大于1）

信号的运算与处理电路

ui1
ui2
R12
_
uo
+
+
RP
R PR 1/1/R 12 //R F
实际应用时可适当增加或减少输入端的个数，以适应不同的需要。
反相求和运算（2）
ui1
R11
iF
R2
i11
ui2
R12
_
uo
i12
+ +
u u0 i11i12iF
RP
uo (RR121ui1RR122ui2)
反相比例放大器计算举例（1）
例：求Au =?
虚短
i2 R2 M R4 i4
u u 0
i3 R3
i1= i2
虚断
ui
i1 R1 RP

_
+ +
uo
uo
vM
1
R4 1
1
R2 R3 R4
i2
vM R2
i1
ui R1
反相比例放大器计算举例（2）
uo
vM
1
R4 1
1
R2 R3 R4
2. 关于输入电阻：反相输入的输入电阻小，同相输入的输入电阻高。
3. 同相输入的共模电压高，反相输入的共模电压小。
试一试
P50 2.4.6
微分运算电路（1）
R
R
ui
–
+
uo
+
R2
R
C
ui
– uo
+
+
R2
微分运算电路（2）
iF R
i1 C ui
R2
–
+ +

信号的运算和处理电路

04 模拟-数字转换技术
采样定理与抗混叠滤波器
采样定理
采样定理是模拟信号数字化的基础，它规定了采样频率应至少是被采样信号最高频率的两倍，以避免混叠现象的发生。
抗混叠滤波器
在模拟信号数字化之前，需要使用抗混叠滤波器来滤除高于采样频率一半的频率成分，以确保采样后的信号能够准确地还原原始信号。
续时间信号在任意时刻都有定义，而离散时间信号只在特定时刻有定义。
02
周期信号与非周期信号
周期信号具有重复出现的特性，而非周期信号则不具有这种特性。周期
信号的频率和周期是描述其特性的重要参数。
03
能量信号与功率信号
根据信号的能量和功率特性，信号可分为能量信号和功率信号。能量信
号在有限时间内具有有限的能量，而功率信号在无限时间内具有有限的
平均功率。
线性时不变系统
线性系统
线性时不变系统的性质
线性系统满足叠加原理，即系统对输入信号的响应是各输入信号单独作用时响应的线性组合。
线性时不变系统具有稳定性、因果性、可逆性、可预测性等重要性质。
时不变系统
时不变系统的特性不随时间变化，即系统对输入信号的响应与输入信号的时间起点无关。
卷积与相关运算
Z变换与DFT的关系
Z变换可以看作是DFT的推广，通过引入复变量z，可以将离散时间信号转换为复平面上的函数，从而方便地进行频域分析和设计。
数字滤波器设计
01
数字滤波器的类型和特性
数字滤波器可分为低通、高通、带通、带阻等类型，具有不同的频率响应特性。
02 03
IIR滤波器和FIR滤波器的设计
IIR滤波器具有无限冲激响应，设计时需要考虑稳定性和相位特性；FIR滤波器具有有限冲激响应，设计时主要考虑频率响应和滤波器长度。

电工电子技术第八章集成运算放大电路

8.1 集成运算放大器的简单介绍
• 运算放大器开环放大倍数大，并且具有深度反馈，是一种高级的直接耦合放大电路。它通常是作为独立单元存在电路中的。最初是应用在模拟电子计算机上，可以独立地完成加减、积分和微分等数学运算。早期的运算放大器由电子管组成，自从20世纪60年代初第一个集成运算放大器问世以来，运算放大器才应用在模拟计算机的范畴外，如在偏导运算、信号处理、信号测量及波形产生等方面都获得了广泛的应用。
• 4．在集成电路中，比较合适的电阻阻值范围大约为100 ~300 Ω。制作高阻值的电阻成本高、占用面积大并且阻值偏差也较大（10~20%）。因此，在集成运算放大器中往往用晶体管恒流源代替高电阻，必须用直流高阻值时，也常采用外接的方式。
8.1.2 集成运算放大器的简单说明
• 集成运算放大器的的电路常可分为输入级、中间级、输出级和偏置电路四个基本组成部分，如图8-1所示。
• 2．信号的输入 • 当有信号输入时，差动放大电路（见图8-5）的工作情况可以分为以下几种情
况。
• （1）共模输入。 • 若两管的基极加上一对大小相等、极性相同的共模信号（即vi1 = vi2），这种
输入方式称为共模输入。这将引起两管的基极电流沿着相同的方向发生变化，集电极电流也沿相同方向变化，所以集电极电压变化的方向与大小也相同，因此，输出电压vo = ΔvC1-ΔvC2 = 0，可见差动放大电路能够抑制共模信号。而上述差动放大电路抑制零点漂移则是该电路抑制共模信号的一个特例。因为输出的零点漂移电压折合到输入端，就相当于一对共模信号。
u
u
u0 Au 0
0
u+≈u-
（8-2）
• 当反向输入端有信号，而同向端接地时，u+=0，由上式可见，u-≈u+=0。此时反向输入端的电位近似等于地电位，因此，它是一个不接地的“地”电位端，通常称为虚地端。

《模拟电子技术基础》详细习题答案童诗白,华成英版,高教版)章信号的运算和处理题解

精品行业资料，仅供参考，需要可下载并修改后使用！第七章信号的运算和处理自测题一、判断下列说法是否正确，用“√”或“×”表示判断结果。

（1）运算电路中一般均引入负反馈。

（）（2）在运算电路中，集成运放的反相输入端均为虚地。

（）（3）凡是运算电路都可利用“虚短”和“虚断”的概念求解运算关系。

（）（4）各种滤波电路的通带放大倍数的数值均大于1。

（）解：（1）√（2）×（3）√（4）×二、现有电路：A. 反相比例运算电路B. 同相比例运算电路C. 积分运算电路D. 微分运算电路E. 加法运算电路F. 乘方运算电路选择一个合适的答案填入空内。

（1）欲将正弦波电压移相＋90O，应选用。

（2）欲将正弦波电压转换成二倍频电压，应选用。

（3）欲将正弦波电压叠加上一个直流量，应选用。

（4）欲实现A u＝－100的放大电路，应选用。

（5）欲将方波电压转换成三角波电压，应选用。

（6）欲将方波电压转换成尖顶波波电压，应选用。

解：（1）C （2）F （3）E （4）A （5）C （6）D三、填空：（1）为了避免50Hz电网电压的干扰进入放大器，应选用滤波电路。

（2）已知输入信号的频率为10kHz～12kHz，为了防止干扰信号的混入，应选用滤波电路。

（3）为了获得输入电压中的低频信号，应选用滤波电路。

（4）为了使滤波电路的输出电阻足够小，保证负载电阻变化时滤波特性不变，应选用滤波电路。

解：（1）带阻（2）带通（3）低通（4）有源四、已知图T7.4所示各电路中的集成运放均为理想运放，模拟乘法器的乘积系数k 大于零。

试分别求解各电路的运算关系。

图T7.4解：图（a ）所示电路为求和运算电路，图（b ）所示电路为开方运算电路。

它们的运算表达式分别为I3142O 2O43'O 43I 12O2O1O I343421f 2I21I1f O1 )b (d 1)1()( )a (u R kR R R u ku R R u R R u R R u t u RCu u R R R R R R R u R u R u ⋅=⋅-=-=-=-=⋅+⋅+++-=⎰∥习题本章习题中的集成运放均为理想运放。

第8章反馈控制电路

式中，τ1=(R1+R2)C， τ2=R2C，R1>> R2。与RC积分滤波器不同的是，当频率很高时，F(jΩ)|Ω→∞=R2/(R1+R2)是电阻的分压比，这就是滤波器的比例作用。
第8章反馈控制电路
无源比例积分滤波器的频率特性
从相频特性上看，当频率很高时有相位超前校正的作用，可以改善环路的稳定性。
提取检测信号，通过检波和直流放大，控制高频(或中频)放大器的增益。
后置AGC： AGC处于解调以后，是从解调后提取检测信号来控制高频(或中频)放大器的增益。
基带AGC: 整个AGC电路均在解调后的基带进行处理。基带AGC可以用数字处理的方法完成。
第8章反馈控制电路
三 AGC的性能指标
1. KV（可控放大器的增益）：
y r时，应该减小振荡频率
因为此时uc 0,所以KC为负值
第8章反馈控制电路
2.鉴频特性
斜率为Kd
第8章反馈控制电路
3.无偏差的AFC特性假设低通滤波器的传输系数为1，即误差电压等于控制电压
y0 r时
第8章反馈控制电路
4.有偏差的AFC特性
y0 r时
稳定频差：
1 Kd Kc
ωy=ωy0+Kcuc 其中ωy0是控制信号uc=0时的振荡角频率，称为VCO的固有振荡角频率，Kc是压控灵敏度。
注意：环路锁定时，ωy固定不变，但是不等于ωr，还有剩余频差Δω＝|ωy－ωr|，否则无控制信息。
第8章反馈控制电路
二 AFC电路特性分析
1.VCO的压控特性 y y0 KCuc
说明：1。由于PD的存在，锁相环只对相位进行比较。 2。锁相环是靠剩余相差进行工作（无剩余频差） 3。系统为相位负反馈环路。

第8章相量法

T
0
i (t ) Rdt I RT
2 2
1 T 2 I 0 i (t )dt T
(1)式中代入
(1)式
i(t ) I m cos( t i ) 得
Im I 2
i(t ) I m cos( t i )
2.角频率（周期T、频率f）：表示变化快慢 Angular frequency(period, frequency) 定义：相角(t+i)随时间变化的速度（rad/s）
The Phasor
相量法即用复数为工具来表示正弦量。正弦量相量(复数)
变换的思想
相量是一个包含正弦量“幅值”和“相位”信息的复数。
一、复习复数：
1.复数的表示形式 (1)代数形式 b 0
+j
F
r
θ
a +1
F a jb
(2)三角形式 (3)指数形式 (4)极坐标形式
F r
a b
u(t ) 2U cos( t u )
X Y 53.1
xy 3 X Y
4
2.复数的代数运算相加(减):使用代数形式
(a jb) (a1 a2 ) j (b1 b2 )
相乘（除）:使用指数形式
F F1F2 r1r2e
j (1 2 )
F1 r1 j (12 ) F e F2 r2
二．正弦信号的相量表示
根据欧拉公式:
e
jx
cos x j sin x
j (t )
对于同频正弦量而言相同
u 2U cos ( t ) Re[ 2Ue
时域一一对应
] Re[ 2Ue j e jt ]

模拟电子技术随堂练习2019春华工答案

模拟电子技术第1章常用半导体器件1.（单选题）N型半导体的多数载流子是电子，因此它应（）oA.带负电B.带正电C.不带电答题：r A.r B.r C.r D.（已提交）参考答案：C问题解析：2.（单选题）将PN结加适当的反向电压，则空间电荷区将（）oA.变窄B.变宽C.不变答题：r A.r B.r C.r D.（已提交）参考答案：B问题解析：3.（单选题）二极管的死区电压随环境温度的升高而（）oA.增大B.不变C.减小答题：r A.r B.r C.r D.（已提交）参考答案：C问题解析：4.（单选题）电路如图所示，设全部二极管均为理想元件，当输入电压ui=10sinetV时，输出电压最大值为10V的电路是（）。

fc) 份答题：r A.r B.r C.r D.（已提交）参考答案：C问题解析：5.（单选题）电路如图所示,DI,D2均为理想二极管，设Ul=10V,ui=40sinωtV,则输出电压uθ应为（）oA.最大值为40V,最小值为0VB.最大值为40V,最小值为+10VC.最大值为10V,最小值为一40VD.最大值为10V,最小值为0V答题：r A.r B.r C.r D.（已提交）参考答案：D问题解析：稳压管的动态电阻rZ是指（）。

A.稳定电压力与相应电流IZ之比B.稳压管端电压变化量AUZ与相应电流变化量ΔIZ的比值C.稳压管正向压降与相应正向电流的比值答题：r A.r B.r C.r D.（已提交）参考答案：B问题解析：7.（单选题）在放大电路中的晶体管，其电位最高的一个电极是（）。

A.PNP管的集电极B.PNP管的发射极C.NPN管的发射极D.NPN管的基极答题：r A.r B.r C.r D.（已提交）参考答案：B问题解析：8.（单选题）已知放大电路中某晶体管三个极的电位分别为VE=T.7V, VB=-1.4V,VC=5V,则该管类型为（）oA.NPN型楮管B.PNP型信管C.NPN型硅管D.PNP型硅管答题：r A.r B.r C.r D.（已提交）参考答案：A问题解析：第2章基本放大电路L（单选题）如果改变晶体管基极电压的极性，使发射结由正偏导通改为反偏, 则集电极电流（）。

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第八章信号的运算与处理电路
信息工程学院电子技术基础课程组
模拟电子技术——电子技术基础精品课程
8 信号的运算与处理电路
8.1 概述
8.2 运算电路 8.3 模拟乘法器 8.4 集成运算放大器在信号检测中的应用
一．仪表放大器二．电流-电压变换器和电压-电流变换器三．电表测量电路四．模拟阻抗变换器五．二极管限幅电路
vo
R4 R1
vi1
(1
R4 R1
)
R3 R3 R2
vi2
若 R4 R3 R1 R2
则有：vo
R4 R1
(vi2
vi1 )
2020/7/22
求差电路例题
例2.4.1(第五版) 高输入电阻的差分放大电路如图所示,求输出电压vo2的表达式, 并说明该电路的特点.
2020/7/22
反相求和（加法）运算电路
Av
vo vi
1
R2 R1
Ri Ro 0
电压跟随器
2020/7/22
电压跟随器
阻抗变换的作用缓冲的作用
2020/7/22
差分比例运算电路
深度负反馈条件下：由“虚短”得：v+=v-；由“虚断”得：i+=i-=0；由两输入端的KCL并运用叠加原理得：
特点：同相和反相输入端分别加上输入信号
千欧以上），所以输入电流非常小
2020/7/22
运放工作在非线性区的条件：电路开环工作或引入正反馈！
运放非线性工作区域
vo
+10V
+Vom
0
vi
-Vom
-10V
2020/7/22
8.2 运算电路（引入负反馈、线性运用）
一．集成运算放大器的三种输入方式
1. 反相输入方式 2. 同相输入方式 3. 差分输入方式
2020/7/22
集成运放和理想运放1
1、特点: 利用集成工艺将相对独立的电子系统制作在一小块单晶硅芯片上。
2、内部结构输入级：利用差分电路的对称性提高电路的性能中间放大级：由一级或多级放大电路构成，提高增益。输出级：功率放大电路，为负载提供一定功率。
3、代表符号和外部特性：
a. 符号： vN
反馈类型：电压串联负反馈
结论：
vo
(1
R4 R3
)[vi1
R2 R1 R2
vi2
R1 ] R1 R2
2020/7/22
负反馈的基本概念
+－ +
瞬时电位变化极性
增大： +
－
减小：－
vi
vP
vN
vo
vP
vo
国际通用
国标
2020/7/22
集成运放和理想运放2
b. 外部特性 • 双电源或单电源供电 • 同、反相输入端，对差分信号进行放大 • 开环电压增益很大 • 等效输入电阻大，等效输出电阻小 • 输出最大值受电源电压限制（有正负饱和极限值）
c. 理想运放的工作特性 • 开环电压放大倍数Aod和共模抑制比KCMR：∞ • 差模输入电阻Rid=∞；输出电阻Ro=0 • BW=∞ • 失调量为零等…
vN vP 0
特点：信号从集成运算放大器的反相输入端输入
反馈类型：电压并联负反馈
结论：
Av
vo vi
R2 R1
Ri R1
R2 R1时为反相器
Ro 0
2020/7/22
同相比例运算电路
深度负反馈条件下有虚短和虚断的概念
特点：信号从集成运算放大器的同相输入端输入
反馈类型：电压串联负反馈
结论：
二．基本运算电路
1. 同、反相比例运算电路 2. 求和电路 3. 求差电路 4. 积分电路 5. 微分电路 6. 运算电路的传递函数
三．对数与指数运算电路
2020/7/22
反相比例运算电路
深度负反馈条件下，根据虚断（ iN iP 0）：
iR iF iN vP 0
根据虚短（ vN vP ）：
反馈类型：电压串联负反馈、电压并联负反馈共存
结论：若 R4 R3
R1 R2
则有：vo
R4 R1
(v i2
vi1 )
例2.4.1(五版P35)
2020/7/22
叠加原理
仅vi1作用下:
vo
R4 R1
vi1
仅vi2作用下:
vo
(1
R4 R1
)v
(1
R4 ) R1
R3 R3 R2
vi2
综合考虑: vo vo vo
2020/7/22
运放的电压传输特性
设：电源电压±VCC=±10V。运放的Aod=104 vO
++1100VV ++VVoomm
│ vi│=│vP-vN│≤1mV时，运放处于
-1mV 0 +1mV
vi
线性区。
Aod越大，线性区越小，当Aod→∞时，线性区→0
--VVoomm
-1-01V0V
非线性区线性区非线性区
8.5 有源滤波器 8.6 电压比较器 8.7 集成运算放大器应用中应注意的问题
作业
2020/7/22
8.1 概述
一．集成运算放大器的主要应用（线性与非线性应用）
1. 运算：比例、求和、微积分、对数与指数、模拟乘法器等 2. 处理：滤波等 3. 产生：非正弦、正弦信号产生电路
二．集成运放和理想运放三．运放的电压传输特性四．线性和非线性工作区域
2020/7/22
运放的线性工作区域
为了扩大运放的线性区，给运放电路引入深度负反馈：
运放工作在线性区的分析方法：
虚假短路（v+=v-）
Aod非常大，理想情况下趋于无穷；
运放工作在线性区时，vo是有限的：
Aod
vo vP vN
vP
vN
0
非线性工作区域
虚假断路（ii+=ii-≈0）
因为虚短，同时运放的输入电阻很大（数百
深度负反馈条件下：由“虚短”得：vP=vN；由“虚断”得：iP=iN=0；由反相输入端的KCL得：
特点：多个信号从集成运算放大器的反相输入端输入
反馈类型：电压并联负反馈
结论：
vo
－（R3 R1
vi1
R3 R2
vi2
...）
和例题
例2.4. 2(第五版) 某歌唱小组有一个领唱和两个伴唱，各自的歌声分别输入三个话筒，各话筒的内阻Rs=500Ω，接入求和电路如图2.4.5所示。 1. 求总输出电压vo的表达式； 2. 当各话筒产生的电信号为vs= vs1= vs2= vs3=10mV时，vo=2V，伴唱
支路增益Av1= Av2，领唱支路增益Av3= 2Av1，求各支路增益； 3. 选择电阻R1、R2、 R3、 R4的阻值（要求阻值小于100kΩ）
2020/7/22
同相求和（加法）运算电路
深度负反馈条件下：由“虚短”得：vP=vN；由“虚断”得：iP=iN=0；由同相输入端的KCL得：
特点：多个信号从集成运算放大器的同相输入端输入

第8章信号的运算与处理电路解析

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