《集成電路應(yīng)用》課件

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1、7.1求和運(yùn)算電路7.2積分和微分運(yùn)算電路7.3對(duì)數(shù)和指數(shù)運(yùn)算電路7.4模擬乘法器及其應(yīng)用7.5有源濾波器第7章信號(hào)的運(yùn)算與處理電路[引言]：運(yùn)算電路是集成運(yùn)算放大器的基本應(yīng)用電路，它是集成運(yùn)放的線性應(yīng)用。討論的是模擬信號(hào)的加法、減法積分和微分、對(duì)數(shù)和反對(duì)數(shù)（指數(shù)）、以及乘法和除法運(yùn)算。為了分析方便，把運(yùn)放均視為理想器件：（1）開環(huán)電壓增益Au=?（2）Ri=?，R=0，（3）開環(huán)帶寬BW=?（4）當(dāng)UP=UN時(shí)，Uo=0。沒有溫漂因此，對(duì)于工作在線性區(qū)的理想運(yùn)放應(yīng)滿足：“虛短”：即U+=U-；“虛斷”：即I+=I-=0本章討論的即是上述“四字法則”靈活、大膽的應(yīng)用。7.1概

2、述7.1.1電子信息系統(tǒng)的組成圖7.1.1電子信息系統(tǒng)的示意圖例、紅外遙控系統(tǒng)紅外發(fā)射紅外接收放大濾波信號(hào)識(shí)別信號(hào)執(zhí)行vivo+vOM-vOM?Ao越大，運(yùn)放的線性范圍越小，必須在輸出與輸入之間加負(fù)反饋才能使其擴(kuò)大輸入信號(hào)的線性范圍。7.1.2理想運(yùn)放在線性區(qū)例：若vOM=12V，Ao=106，則

3、vi

4、<12?V時(shí)，運(yùn)放處于線性區(qū)。線性放大區(qū)v–v+–+voiI理想運(yùn)放工作在線性區(qū)的兩個(gè)重要法則：?iI=0虛斷?v+=v–虛短v0為有限值，Av0=?v–v+–+voiI圖7－1§7.2基本運(yùn)算電路-求和、積微分電路7.2.1比例運(yùn)算電路作用：將信號(hào)按比例放大。類型：同相比例

5、放大和反相比例放大。方法：引入深度電壓并聯(lián)負(fù)反饋或電壓串聯(lián)負(fù)反饋。這樣輸出電壓與運(yùn)放的開環(huán)放大倍數(shù)無(wú)關(guān)，與輸入電壓和反饋系數(shù)有關(guān)。圖7－2?iI=0?v+=0?v+=v–?v–=0又?iI=0?i1=ifR2：平衡電阻。R2=R1//Rf若R1=Rfvo=–vs此為反相器。vs–voi1RfR1R2iI+if一、反相放大器（反相比例放大器）1、基本電路輸出電阻：Ro=0;輸入電阻:Ri=R1(從輸入和地向里看)2、T形網(wǎng)絡(luò)反相比例運(yùn)算電路N點(diǎn)電流方程：二、同相放大器（同相比例放大器）圖7－3vsv++–voiIRfR1R2ifv–=v+=vs由于if=i1輸入電阻為：Ri＝輸

6、出電阻為：Ro＝0但是電路有共模信號(hào)輸入圖7－4vo=vs此為電壓跟隨器+–vsvo三、電壓跟隨器作用?一、反相輸入求和電路在反相比例運(yùn)算電路的基礎(chǔ)上，增加一個(gè)輸入支路，就構(gòu)成了反相輸入求和電路，見圖12.01。此時(shí)兩個(gè)輸入信號(hào)電壓產(chǎn)生的電流都流向Rf。所以輸出是兩輸入信號(hào)的比例和。圖12.01反相求和運(yùn)算電路7.2.2求和運(yùn)算電路二、同相輸入求和電路在同相比例運(yùn)算電路的基礎(chǔ)上，增加一個(gè)輸入支路，就構(gòu)成了同相輸入求和電路，如圖12.02所示。圖12.02同相求和運(yùn)算電路因運(yùn)放具有虛斷的特性，對(duì)運(yùn)放同相輸入端的電位可用疊加原理求得:RRRRRRvRRRRRRRvRRRRRRRR

7、RRvRRRRRvRRv++?++?=++++=f12i212221i1211f12i2121i12o])'//()'//()'//()'//([])'//()'//()'//()'//([RvRvRRRRRRRRvRRvRRv+??=?++=2i21i1fnpfffi22pi11po)())((由此可得出//'////fn21pRRRRRRR==式中+-=vv++++=RRRvRRRRRvRRv)'//()'//()'//()'//(12i2121i12-+=vRRRvof而,i2i1of21npvvvRRRRR+====時(shí)當(dāng)，三、雙端輸入求和電路雙端輸入也稱差動(dòng)輸入，雙端

8、輸入求和運(yùn)算電路如圖12.03所示。其輸出電壓表達(dá)式的推導(dǎo)方法與同相輸入運(yùn)算電路相似。圖12.03雙端輸入求和運(yùn)算電路當(dāng)vi1=vi2=0時(shí)，用疊加原理分別求出vi3=0和vi4=0時(shí)的輸出電壓vop。當(dāng)vi3=vi4=0時(shí)，分別求出vi1=0，和vi2=0時(shí)的von。先求式中Rp=R3//R4//R,Rn=R1//R2//Rf再求于是7.2積分和微分運(yùn)算電路7.2.1積分運(yùn)算電路7.2.2微分運(yùn)算電路8.2.1積分運(yùn)算電路積分運(yùn)算電路的分析方法與求和電路差不多，反相積分運(yùn)算電路如圖12.05所示。圖12.05積分運(yùn)算電路當(dāng)輸入信號(hào)是階躍直流電壓VI時(shí)，即圖12.05積分運(yùn)算

9、放大電路8.2.2微分運(yùn)算電路微分運(yùn)算電路如圖12.07所示。圖12.07微分電路例7－1下圖中A為理想運(yùn)放，求vi=0.3V時(shí)v0的值。解：v+=v–=0.2V?vo=vM+0.04R3=0.4+0.04?10=0.8Vvo+–R2iR210k?20k?R4iR4R1R5R610k?20k?0.3VviR310k?10KM例7－2下圖所示電路中，假設(shè)各運(yùn)放具有理想特性。(1)指出A1、A2、A3各組成什么電路；(2)寫出v01、v02、v03的表達(dá)式。R3vi+–+–+–A3A2A110k?vo310