模电课件7-信号的运算和处理

电位为0，虚地
改进：T型网络反相比例运算电路
i2 R2 M R4 i4
i3 R3
作业 P393 7.6 7.9 7.10
i1
ui R1
_
uo
+
+
RP
二、同相比例运算电路
R2
R1 ui
_
uo
+
+
RP
结构特点：负反馈引到反 相输入端，信号从同相端 输入。
虚短路
u-= u+= ui
虚断路
uo ui ui
uo
R2
R1
ui2 u u
R1
R2
解出：
uo
R2 R1
(ui2
ui1)
R2
ui1 R1
ui2
_
uo
+
+
R1 R2
差动放大器放大了两个信号的差，但是它的
输入电阻不高（=2R1）, 这是由于反相输入 造成的。
高输入电阻的差分比例运算电路
例题：设计一个加减运算电路， RF=240k，使 uo=10ui1+ 8ui2 - 20ui3
作用：将若干个输入信号之和或之差按比 例放大。
类型：同相求和和反相求和。
一、反相求和运算
R11 ui1
ui2
R12
R2
_
uo
+
+
R PR 1/1/R 1/2/R 2 RP
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。
R11 ui1
i11
ui2
R12
i12
iF
R2
_ +
+

思考题：
一、 扫描线能否向上移位至顶端，向下移位至底端？为什么？
二、 实验过程中波形上下移动到一定位置时，有时会出现平 顶和截底失真现象。 1.这种现象发生在什么情况下？为什么？
2.调节示波器上的上下位移旋扭为什么不会出现这种现象？
3.试画出示波器中的上下位移控制电路。
7.2.3 积分和微分运算电路
一、 积分运算电路 二、 微分运算电路
一、 积分运算电路
1、求输出表达式。
3 2 、画出当输入为方波信号时的输出波形。 、画出当输入为阶跃信号时的输出波形。
4、电路存在的问题：低频时增益过大。
为防止低频信号增益过大，采取措施：
二、 微分运算电路
1、基本微分运算电路
1、求输出表达式
②反馈网络为滞后环节，与集成运放内部电路滞后环节叠加， 2、电路存在的问题：①当输入电压为阶跃信号时，------电路容易产生自激。
Rf
7.2.5 利用对数和指数运算电路 实现的乘法运算和除法运算电路
利用对数和指数运算电路实现的乘法运算电路的方框图
利用对数和指数运算电路实现乘法运算的电路图
7.3 模拟乘法器及其应用
7.3.1 模拟乘法器的基本原理
7.3.2 变跨导型模拟乘法器
7.3.3 模拟乘法器的应用
7.3.1 模拟乘法器的简介
u X 和 u Y 的极性有四种可能的组合。
7.3.2 变跨导型模拟乘法器的工作原理
一、差分放大电路
当
u X 2UT
时，有：
uX uO (iC1 iC 2 ) Rc I 0 Rc 2U T
二、可控恒流源差分放大电路的乘法特性
uX uO I 0 Rc 2U T

UT
ln
uI 1uI 2 ( IS R)2 Βιβλιοθήκη IS Re UT IS R
uI1uI 2 (IS R)2
uI1uI 2 ISR
29
§7.2 模拟乘法器及其在 运算电路中的应用
一、模拟乘法器简介 二、在运算电路中的应用
30
一、模拟乘法器简介
1. 模拟乘法器的符号及等效电路
uO kuXuY
（1）运算电路：运算电路的输出电压是输入电压某种 运算的结果，如加、减、乘、除、乘方、开方、积分、微 分、对数、指数等。
（2）描述方法：运算关系式 uO＝f (uI) （3）分析方法：“虚短”和“虚断”是基本出发点。
4、学习运算电路的基本要求
（1）识别电路； （2）掌握输出电压和输入电压运算关系式的求解方法。
uI
Ri

uI iR

R
_
8
+
_
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？
保证输入级的对称性
3) R’＝？为什么？ R’=R∥Rf
4) 若要Ri＝100kΩ，比例系数为－100，R1＝？ Rf＝？
Rf太大，噪声大。如何替代Rf利用相 对小的电阻获得－100的比例系数？
9
T 形反馈网络反相比例运算电路

uI2 R2
)
共同作用时
uO

Rf
( uI3 R3

uI4 R4

uI1 R1

uI2 R2
)
若R1∥ R2∥ Rf≠ R3∥ R4 ∥ R5，uO＝?
uO

Rf R
(uI2
uI1)

例1 电路如图所示，已知R2>>R4,试求解R1=R2时uO与uI的比例系 数。
解: uP uN 0
i2 i1 uI R1
uM i2R2 R2 uI R1
由于R2 R4
uO (1 R3 ）uM R4
由于R1 R2 uO (1 R3 ）uI R4
所以比例系数约为 （1 R3 / R4)。
由反馈的组态（电压并联）可知： Ri R
RO 0
2. T形网络反相比例运算电路
N点为虚地点，则：
uI uM
R1 R2
i1
uM R2 uI R1
i3 uM R2 uI R3 R1R3
i4 i2 i3
uO i2R2 i4R4
uO R2 R4 (1 R2 // R4 )uI
7.2.1 比例运算电路
一、反相 比例运算电路
1. 电路 组成
电路核心器件为集成运放;
电路的输入信号从反相输入端输入;
同相输入端经电阻接地;
电路引入了负反馈，其组态
为电压并联负反馈。
RN
说明：由于集成运放输入极对称，
为保证外接电路不影响其对称性，
RP
通常在运算电路中我们希望RP= RN 。
RP: 集成运放同相输入端的外接对地等效电阻。
（1）输出电压uo只有两种可能
的情况，分别为±UOM 。
即：uP>uN，uo =+ UOM ； uP<uN ，uo =- UOM 。
（2）仍具有“虚断”的特点。
+UOM -UOM
即： iP=iN =0。
对于工作在非线性区的应用电路，上述两个特点是分析其 输入信号和输出信号关系的基本出发点。
7.2 基本运算电路