2022-2023学年高二物理竞赛课件：模拟乘法器及其在运算电路中的应用

模拟乘法器及其在运算电路中的应用 2 模拟乘法器及其在运算电路中的应用 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： （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 3 A － ＋ uI1 uO i2 R2 i1 R1 uI2 u’O R2 + - - 二、除法运算电路 　　在运算电路中，必须保证电路引入的是负反馈，才能正常工作。 为保证电路引入负反馈，uI2与k同号。 　　由于uI2的极性受k的限制，所以电路为两象限除法运算电路。 A － ＋ uI uO i2 R2 i1 R1 u’O R2 + uo>0, uI<0,k>0. 4 讨论二：求解图示电路 5 7.4　有源滤波电路 7.4.1 滤波电路的基础知识 一、滤波电路的种类 滤波：是特定频率范围内信号顺利通过，而阻止其他 频率信号通过。 按信号性质：模拟滤波器和数字滤波器 按工作频率： 低通滤波器（LPF）、高通滤波器（HPF） 带通滤波器（BPF） 、带阻滤波器（APF） 按所用元件：无源滤波器和有源滤波器 6 理想滤波电路的幅频特性 f 0 fp 通带 阻带 LPF的幅频特性 f 0 fp 通带 阻带 HPF的幅频特性 f 0 fp1 通带 阻带 阻带 fp2 BPF的幅频特性 f 0 fp1 通带 阻带 fp2 通带 BEF的幅频特性 7 二、滤波器的幅频特性 0 f fp 通带 过度带 阻带 三、无源滤波电路和有源滤波电路 若滤波电路仅由无源元件（电阻、电容、电感）组成，则称为无源滤波电路。 若滤波电路不仅由无源元件，还由有源元件（双极型管、单极型管、集成运放）组成，则称为有源滤波电路。 滤波器 ui uo 有源器件 8 1.无源低通滤波器 C R + - + - 当信号频率趋于零时，通带放大倍数 信号频率从零到无穷大时的电压放大倍数 令 0 f fp 3dB 9 C R + - + - RL 带负载后，通带放大倍数的数值减小，通带截止频率升高。无源滤波电路的通带放大倍数及其截止频率都随负载而变化，这一缺点常不符合信号处理的要求，因而产生有源滤波电路。 当电路带负载时，通带放大倍数 令 0 f fp 3dB f’p 10 2.有源滤波电路 四、有源滤波电路的传递函数 　　在分析有源滤波电路时，一般通过“拉氏变换”，将电压与电流变换成“象函数” U(s)和I(s)，因而电阻的R(s)=R，电容的ZC(s)=1/(sC)，电感的ZL(s)=sL，输出量与输入量之比称为传递函数，即 将s换成j，便可得到放大倍数 A － ＋ RL R C 上图所示电路的传递函数 A － ＋ RL R(s) 11 7.4.2 低通滤波器 一、同相输入低通滤波器 1.一阶电路 令j取代s，得到电压放大倍数 式中f0称为特征频率。令f=0，可得通带放大倍数 A － ＋ R(s) R2 (s) Ui(s) Uo(s) Up(s) R1(s) 令 12 f 0：特征频率 当f= f0时 　 0 f/f0 1 10 -3 -20 -10 0.1 -20dB/十倍频 令f=0：可得通带放大倍数 通带截止频率：fp = f0 $