2022-2023学年高二物理竞赛课件：信号的运算和处理电路

信号的运算和处理电路 信号的运算和处理电路 本章主要内容 集成运放组成的基本运算电路。 有源滤波电路 教学基本要求 熟练掌握基本运算电路分析方法、电路结构、工作原理及运算关系。 掌握滤波电路的分类以及有源滤波电路的结构和工作原理。 AVO越大，运放的线性范围越小，必须在输出与输入之间加负反馈才能扩大其输入信号的线性范围。 8.1 基本运算电路——集成运放的线性应用 1. 差模电压增益AVO  106dB 2. VIO / T  20V/C 3. 3dB带宽 fH  7Hz VO / T  AVO×VIO/T = 4V/C 易引起频率失真 线性范围小 理想运放的主要参数： 虚断 (vP= vN ) 虚短 增益与负载无关 集成运放是一种高增益、直接耦合的多级放大电路。其差模输入电阻较大。输出电阻较小。在理想情况下，可认为运放满足以下条件： 注意：理想运放工作在线性状态下才可应用“虚短”！ 一、 比例运算电路 作用：将信号按比例放大。 类型：同相比例放大和反相比例放大。 方法：引入深度电压并联负反馈或电压串联负反馈。这样输出电压与运放的开环放大倍数无关，与输入电压和反馈系数有关。 1.反相比例运算电路 结构特点：负反馈引到反相输入端，信号从反相端输入。 i1= if 虚短 虚断 虚断 虚地 平衡电阻，使输入端对地的静态电阻相等，保证静态时输入级的对称性。 电路的输入电阻 ri=R1 R2 =R1 // Rf 为保证一定的输入电阻，当放大倍数较大时，需增大Rf，而大电阻的精度差，因此，在放大倍数较大时，该电路结构不再适用。 共模电压 电压并联负反馈——输出电阻很小！ ，对运放共模抑制比要求低。 i1 i2 i4 i3 M 例：求Au =? i1= i2 虚短 虚断 虚断 0 = = N P u u i1 i2 i4 i3 M ) 1 ( 3 4 2 4 1 2 + + - = = R R R R R R u u A i o u 该放大电路，在放大倍数较大时，可避免使用大电阻。但R3的存在，削弱了负反馈。 反相比例电路的特点： 1. 共模输入电压为0，因此对运放的共模抑制比要求低。 2. 由于电压负反馈的作用，输出电阻小，因此带负载能力强。 3. 由于并联负反馈的作用，输入电阻小，因此对输入电流有一定的要求。 4. 在放大倍数较大时，该电路结构不再适用 。 2.同相比例运算电路 结构特点：负反馈引到反相输入端，信号从同相端输入。 虚短 虚断 虚断 反馈方式：电压串联负反馈 3. 共模输入电压为vI，因此对运放的共模抑制比要求高。 1. 由于电压负反馈的作用，输出电阻小，可认为是0，因此带负载能力强。 2. 由于串联负反馈的作用，输入电阻大。 同相比例电路的特点： O (70(V 1~2V V+ =15V  P - N Vom=14V V- vO ( vNB vP V- V+ + + – vI + – iI + – ri vO AvovI ro + – vI vO - + A Rf R1 vN vP R2 = R1//Rf vI vO - + A Rf R1 vN vP R2 = R1//Rf vI vO - + A Rf R1 vN vP R2 = R1//Rf vI vO - + A Rf R1 vN vP R2 = R1//Rf $