2022-2023学年高二物理竞赛课件：典型运算电路

典型运算电路 典型运算电路 对数和指数运算电路 晶体管组成的对数运算电路 为扩大输入电压的动态范围，常用晶体管取代二极管，构成对数运算电路。忽略晶体管基区体电阻压降，设共基电路放大系数 近似为1，若 则有 即 输出电压为 典型运算电路 对数和指数运算电路 三、指数运算电路 指数运算是对数运算的逆运算。将对数电路中的二极管或三极管和输入电阻互换，即可实现指数运算 典型运算电路 对数和指数运算电路 四、利用对数和指数电路实现乘法和除法运算 乘法和除法运算电路组成原理框图 （a）乘法运算； （b）除法运算 典型运算电路 模拟乘法器及其典型应用电路 一、模拟乘法器的概念 模拟乘法器的符号如图所示，输出电压和两个输入电压的乘积成比例，即 为乘积系数，又称乘积增益 称为同相乘法器 称为反相乘法器 典型运算电路 模拟乘法器及其典型应用电路 二、变跨导模拟乘法器的原理 由差分放大电路的对称性 当 时 简化为 已知差分放大电路的输出电压为 其中 则 称为差分电路的跨导 电路属于二象限乘法器 典型运算电路 模拟乘法器及其典型应用电路 三、除法运算电路 将模拟乘法器放在集成运放的反馈通路中，构成除法运算电路。这种运算电路采用了逆运算（又称反函数）型电路设计方法。由模拟乘法器的运算关系可知 又依据“虚短”和“虚断”原则有 则 典型运算电路 模拟乘法器及其典型应用电路 四、开方运算电路 平方根运算电路 反馈回路完成平方运算，即 即 五、模拟信号的倍频变换 如果将一个正弦波电压信号同时接入到乘法器的两个输入端，则有 在乘法器的输出端接入隔直电容即可获得二倍频的余弦信号 典型运算电路 积分运算和微分运算电路 一、积分运算电路 已知电容两端的电压 与流过电容的电流 存在积分关系，即 因为电路中N点为“虚地”，则有 因此 典型运算电路 积分运算和微分运算电路 二、微分运算电路 微分是积分的逆运算。将积分电路反馈网络中的电阻和电容互换，即构成微分运算电路 依据“虚短”和“虚断”分析方法，有 因此，输出电压和输入电压满足微分关系 典型运算电路 积分运算和微分运算电路 三、积分电路和微分电路的应用 积分电路可以实现方波—三角波的波形变换；微分电路可以将方波变换为尖脉冲波 （a）方波—三角波； （b）方波—尖脉冲波 积分电路使输出电压相位超前输入电压90°；而微分电路输出电压相位滞后输入电压90° - + A uO (uI>0) R R′ → iR T → uI iC → iE - + A uO → T → R iR R′ uI iE 对数运算电路Ⅰ 对数运算电路Ⅱ uI2 uO 求和运算电路 指数运算电路 uI1 对数运算电路Ⅰ 对数运算电路Ⅱ uI2 uO 减法运算电路 指数运算电路 uI1 uy ux uo=kuxuy � � - + A uO uI2 R2 ↑ i2 R3 R1 → uI1 i1 uO1 - + A uO R1 ↓ i2 R3 R2 ← i1 uI uO1 - + A → iR iC uO R Rf RP → uI C N + - - + A uO R RP → → iR iC uI C t O t O uI uO t O uO t uI O $