2022-2023学年高二物理竞赛课件：信号的运算和处理

1 信号的运算和处理 2 信号的运算和处理 概述 基本运算电路 模拟乘法器及其在运算电路中的应用 有源滤波电路 电子信息系统预处理中所用放大电路 3 7.1 概述 7.1.1 电子信息系统的组成 信号的 提取 信号的 （预）处理 信号的 加工 信号的 执行 来自于各种传感器或信号发生器 隔离、滤波、阻抗变换、放大 运算、转换、比较、取样保持 功率放大、模数转换 4 7.1.2 理想运放的两个工作区 ★本章所讲述的各种电路中，集成运放均工作在线性区。 （1）开环差模增益（放大倍数） Aod =∞ （2）差模输入电阻 Rid =∞ （3）输出电阻 Ro =0　 （4）共模抑制比 KCMR =∞ （5）上限截止频率fH =∞ （6）失调电压UIO、失调电流IIO和它们的温漂dUIO /dT 、 dIIO /dT均为零，且无任何内部噪声。 　 一、理想运放的性能指标 5 二、理想运放在线性工作区 1. 理想运放在线性区的特点 A － ＋ N P iP iN uN uP uO 当集成运放工作在线性区时 由于uO为有限值，理想运放 Aod =∞ ， 因而净输入电压uP－uN =0，即 集成运放的两个输入端电位无穷接近，但又不是真正的短路，这种特点称为“虚短路”。 注意！ 6 因为差模输入电阻Rid =∞，所以两个输入端的输入电流也均为零，即 集成运放的两个输入端的电流趋于零，但又不是真正的断路，这种特点称为“虚断路”。 A － ＋ N P iP iN uN uP uO 注意！ 7 2.　集成运放工作在线性区的电路特征 A － ＋ N P iP iN uN uP uO 反馈网络 ——电路引入了负反馈 判断方法：若电路引入了负反馈，则可判断电路工作在线性区。 若理想运放工作在线性区： 8 三、理想运放的非线性工作区 判断方法：若集成运放处于开环状态（即没有引入负反馈），或者只引入了正反馈，则表明集成运放工作在非线性区。 uP－uN uo O （１）输出电压只有两种情况，分别是±UOM。当uP>uN时uo=+UOM ，当uP<uN时uo= -UOM 。 （２）由于理想运放的差模输入电阻无穷大，故净输入电流为零，即iP=iN =0 。 理想运放传输特性 理想运放工作在非线性区的两个特点： 9 7.2 基本运算电路 7.2.1 比例运算电路 A － ＋ N P iP iN uI R’ uO iF Rf iR R 一、反相比例运算电路 ∴ ∵ 虚地 1、基本电路 10  uO 与 uI 为比例关系  uO 与 uI 反相位 若Rf=R，则为反相器  电压并联负反馈  R´ ： 平衡电阻R´ =R//Rf A － ＋ N P iP iN uI R’ uO iF Rf iR R 输出电阻 输入电阻 保证集成运放输入级差分放大电路的对称性 11 2. T形网络反相比例运算电路 输入电阻 因为R3的引入使反馈系数减小，所以为保证足够的反馈深度，应选用开环增益更大的集成运放。 ∵ ∴ A － ＋ N uI R5 uO i2 R4 R1 R2 R3 i3 i4 M i1 12 集成运放有共模输入电压 A － ＋ N + uP uN uI R’ uO iF Rf iR R + + - uF 二、同相比例运算电路 ∵ ∴ $