2022-2023学年高二物理竞赛课件：微分运算电路

微分运算电路 2 A － ＋ iC uI R’ uO iR R C 微分运算电路 １.基本微分运算电路 uP= uN=0 uC= uI 输出电压与输入电压的变化率成比例。 问题：1. 当输入阶跃电压或有大幅值脉冲干扰时，很大的输入电流使运放 内部的管子进入饱和、截止状态，出现阻塞现象； 2. 易于引起自激振荡，使电路不稳定。 运放由于某种原因进入非线性区而不能自动恢复的现象 虚地 3 A － ＋ uI R’ uo R C R1 C1 DZ1 DZ2 2.实用微分运算电路 0 0 t t uI uO 1. R1（很小）限制输入电流； 2. C1（很小）进行相位补偿，提高稳定性； 3. 稳压管限制输出电压幅值，使运放始终工作在放大区。 uo与uI成近似微分关系 RC<<T/ 2 4 3.　逆函数型微分运算电路 A2 － ＋ iC iR R3 C A － ＋ uI uo i2 i1 R5 R2 R1 R4 ＋ ＋ uo2 － 将积分运算电路作为反馈网络 5 6.1.5 对数运算电路和指数运算电路 一、对数运算电路 A － ＋ uI R’ uO iC T iR R (uI>0) 采用三极管的对数运算电路 若uBE>>UT, 利用PN结端电压与电流的关系 实用电路中常常采取措施消除IS对运算关系的影响 对输入电压的极性和幅值有何要求？ 实际极性 ICM限制其值 6 二、指数运算电路 A － ＋ uI R’ uO iE iR R T uP= uN=0 对输入电压的极性和幅值有何要求？ uI>0，且只能在发射结导通电压范围内，变化范围很小。 7 6.1.6 利用对数和指数运算电路实现的 乘法运算电路和除法运算电路 对数运算电路I 对数运算电路II 求和运算电路 指数运算电路 uI1 uI2 uO1 uO2 uO3 uO 利用对数和指数运算电路实现的乘法运算电路 8 A4 － ＋ uO3 R4 uO R T3 A1 － ＋ uI1 R1 uO1 T1 R A2 － ＋ uI2 R2 uO2 T2 R A3 － ＋ R3 R R R 9 6.2 模拟乘法器及其在运算电路中的应用 6.2.1 模拟乘法器简介 uX uY uO + + + - - - ri2 ri1 ro uX uY uO kuX uY 理想模拟乘法器应具备的条件： （1） ri1和ri2为无穷大； （2） ro为零； （3） k值不随信号幅值而变化，且不随频率而变化； （4）当uX或uY为零时uO为零，电路没有失调电压、电流和噪声。 I (uX >0, uY >0) II (uX <0, uY >0) III (uX <0, uY <0) IV (uX >0, uY <0) uX uY 0 10 一、乘方运算 乘法运算 实际的模拟乘法器k常为+0.1V-1或－0.1V-1。 若k= +0.1V-1，uI1= uI2=10V，则 uO=10V。 实现了对正弦波 电压的二倍频变换 6.2.3 模拟乘法器在运算电路中的应用 为了得到纯交流电压，可在输出端加耦合电容，以隔离直流电压。 11 对数运算电路 指数 运算电路 uI uO uO2 uO1 N（幂次） N次幂运算电路 可以取 k1= 10，k2= +0.1V-1 12 为使电路引入的是负反馈，k和uI2的极性应如何？ 二、除法运算 运算电路中集成运放必须引入负反馈！ 若模拟乘法器的输出端通过电阻接集成运放的同相输入端，则k和uI2的极性应如何？ 条件：同符号 $