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本文格式为Word版，下载可任意编辑6 模拟信号运算与处理电路 导读： 第6章 集成运放的根本应用比例运算 模拟信号运算电路 求和运算 积分、微分运算 对数和指数运算 信号检测处理电路 有源滤波器 电压对比器 测量放大器器 6.1.1 比例运算电路比例运算电路有3种形式：反相输入、同相输入和差动输入 作用：将信号按比例放大 类 第6章 集成运放的根本应用比例运算 模拟信号运算电路 求和运算 积分、微分运算 对数和指数运算 信号检测处理电路 有源滤波器 电压对比器 测量放大器器 6.1.1 比例运算电路比例运算电路有3种形式：反相输入、同相输入和差动输入 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应或电压串联 负反应这样输出电压与运放的开环 放大倍数无关，与输入电压和反应系 数有关 一、反相放大器(反相比例放大器) 1、根本电路if vs v+ = 0Rf – + i1 R1iI R2 v+ =v–vo v– = 0(虚短) 又 iI = 0vs R1 vo Rf i1 = if(虚断) vo vi Rf R1 平衡电阻的作用：静态时，使 输入级偏流平衡，并让输入级 的偏置电流在运放两个输入端 的外接电阻上产生相等的压降 R2:平衡电阻。

R2 = R1 // Rf 假设R1 = Rf vo = –vs 此为反相器 输出电阻：Ro=0; 输入电阻:Ri=R1 (从输入和地向里看) Auf vo vi Rf R1 由上式可知：电路实现了比例运算，其运算精度取 决于电阻阻值的精度 由于“虚地〞的特点，反相比例运算电路中集成运 放的同相输入端和反相输入端电压均根本上等于零也 就是说，集成运放承受的共模输入电压很低，因此反相 比例运算电路选择运放时对共模抑制比和最大共模输入 信号不必提出很高的要求 二、同相放大器(同相比例放大器)利用虚短和虚断的结论：if iI R1 vvs R2 v+ Rf – v – = v+ = vs 由于 if = i1vo +vo R1 R f vs R1Rf R1 )vs v o (1 输入电阻为：Ri = 输出电阻为：Ro=0 但是电路有共模信号输入 Auf vo vi 1 Rf R1 由上面分析可知：输出电压与输入电压成比例，且相 位一致R1=∞,或者Rf=0,那么电压放大倍数等于1,这时 电路称为电压跟随器。

同相比例电路有输入电阻高的特点，但输入共模信号 电压高，对集成运放的共模抑制比和最大共模输入信号 要求也高选用芯片时要留神 三、电压跟随器 _ui + uo 布局特点：输出电压全 部引到反相输入端，信 号从同相端输入电压 跟随器是同相比例运算 放大器的特例 + 此电路是电压并联负反应，输入电阻大，输 出电阻小，在电路中作用与分开元件的射极输出 器一致，但是电压跟随性能好 uo u u ui 四、差动比例运算电路(减法电路) R2 u u uo u u u i1 R1 u R2 ui1 ui2 R1 _ + uo R2ui2 u R1 +R1 R2 解出：uo R2 R1 ( u i 2 u i1 ) 6.1.2 求和运算电路(加减运算电路)作用：将假设干个输入信号之和或之差按比 例放大类型：同相求和和 反相求和 方法：可用虚短、虚断的概念来分析，也可 用叠加定理 一、反相加法器ui1 R11 R2 ui2 R12 _ + + uo RP R11 // R12 // RF RP 实际应用时可适当增加或裁减输入端的个数， 以适应不同的需要。

ui1 R11 iF_+ R2 u u 0i11 i12 i Fuo i11ui2 R12 + i12 RP u o ( R2 R11 ui1 R2 R12 ui 2 ) 调理反相求和电路的某一路信号的输入电阻，不影 响输入电压和输出电压的比例关系，调理便当 二、同相加法器R1 + RF ui1ui2 R21 R22 uo + R1 // RF R21 // R22 实际应用时可适当增加或裁减输入端的个数， 以适应不同的需要 R1 R21 R22 - RF ui1 + + uo 此电路假设以 u+ 为输入 ， 那么输出为：u o (1 RF R1 )u ui2 流入运放输入端的电流为0(虚开路)u R 22 R 21 R 22 u i1 R 21 R 21 R 22 ui2 uo (1 RF R1 )( R12 R11 R12 ui1 R11 R11 R12 ui 2 ) 留神：同相求和电路的各输入信号的放大倍数彼此影响，不能 单独调整。

R1R21 R22 - RF ui1 ui2 + R + uo 左图也是同相求和运算 电路，如何求同相输入 端的电位？ 提示：1. 虚断路：流入同相端的 电流为0 2. 节点电位法求u+ 例：设计一个加减运算电路， RF=240k ,使uo=10ui1+ 8ui2 - 20ui3 解: (1) 画电路 双运放的加减运算电路ui1 ui2R1 RF1 u o1 R F 1 ( u i1 R1 ui2 R2 ) R2 + R3 + uo1 ui3 R4 R5 RF2 + R6 + uo R3 R1 // R2 // RF1 , R6 R4 // R5 // RF 2 R F 1 u i1 u i 2 u i3 uo RF 2 ( ) RF 2 ( ) R4 R5 R2 R5 R 4 R1 u o1 u i3 6.5 电压对比器 功能： 将一个模拟电压信号与一参考电压相对比，输出确定的上下电平 特性： 运放组成的电路处于非线性状态，输出与输入的关系uo=f(ui)是非线性函数。

运放工作在非线性状态根本分析方法1. 运放工作在非线性状态的判定：电路开环或引入正反应 2. 运放工作在非线性状态的分析方法： 假设U+U假设U+U- 那么UO=+UOM;那么UO=-UOM 虚断(运放输入端电流=0) 留神：此时不能用虚短！ 2.1单门限电压对比器一、 过零对比器: (门限电平=0) uo ui + + +UOM uo 0 -UOM uo ui + + ui uo0 -UOM +UOM ui 例题：利用电压比 较器将正弦波变为 方波 uit ui + + uo+Uom uo-Uom t — 10 —。