1、第二章 信号的运算与处理电路,2.1 基本运算电路预备知识：集成运放的两种工作状态一. 反相比例运算二. 同相比例运算电路三.电压跟随器四. 加法运算电路五. 减法运算电路六. 积分和微分电路,预备知识：集成运放的两种工作状态,1. 运放的电压传输特性：,设：电源电压VCC=10V。运放的Aod=104,Ui1mV时，运放处于线性区。,Aod越大，线性区越小， 当Aod 时，线性区0,2.理想运算放大器：,开环电压放大倍数 Aod= 差摸输入电阻 Rid= 输出电阻 Ro=0,为了扩大运放的线性区，给运放电路引入负反馈：,理想运放工作在线性区的条件：电路中有负反馈！,运放工作在线性区的分析方法
2、： 虚短（u+=u-） 虚断（ii+=ii-=0）,3. 线性区,4. 非线性区（正、负饱和状态）,运放工作在非线性区的条件： 电路开环工作或引入正反馈！,运放工作在非线性区的分析方法在下一章讨论,一. 反相比例运算,虚地点,i1=if （虚断）,因为有负反馈， 利用虚短和虚断,u+ =0,u=u+=0（虚地）,反馈方式：,电压并联负反馈,电压放大倍数:,2.1 基本运算电路,例题1. R1=10k , Rf=20k , ui =-1V。求:uo 、Ri。说明R0的作用， R0应为多大？,特点： 共模输入电压=0 （u=u+=0） 缺点： 输入电阻小（ Ri=R1）,R0为平衡电阻(使输入端对
3、地的静态电阻相等):R0=R1/Rf,采用T型反馈网络的反相比例电路,目的：在高比例系数时，避免R1阻值太小，使输入电阻太小。,分析：u+=u-=0（虚短）i1=i2 （虚断）,u-= u+= ui,i1=if （虚断）,平衡电阻R=Rf/R1,因为有负反馈， 利用虚短和虚断,反馈方式：,电压串联负反馈,特点： 输入电阻高 缺点： 共模输入电压0 （u=u+=ui）,电压放大倍数:,二. 同相比例运算电路,Au=1,此电路是同相比例运算的特殊情况，输入电阻大，输出电阻小。在电路中作用与分立元件的射极输出器相同，但是电压跟随性能好。,ui=u+= u-= uo,因为有负反馈， 利用虚短和虚断：,
4、三.电压跟随器,1. 反相加法器：,若R1 =R2 =R,平衡电阻 R0= R1/ R2/Rf,i1 + i2= if,虚地,四. 加法运算电路,2. 同相求和运算：,当R1 = R2 = Rf = R时,同相比例运算:,1、利用加法器和反相比例器,五. 减法运算电路,叠加原理,2、差动减法器,ui1作用,ui2作用,综合：,则有：,电路如图所示，已知 ui=1V，当电位器的滑动端从A点移到B点时，输出电压 uO的变化范围。,+1-1 V,图中所示为恒流源电路，各参数如图中所标，已知稳压管工作在稳压状态 试求负载电阻RL中的电流IL,解:,下图所示的电路求: Uo与Ui的运算关系。,医用放大器
5、,显然调节R1可以改变放大器的增益,1、判断下列说法是否正确 （1）处于线性工作状态下的集成运放，反相输入端可按“虚地”来处理。（ ） （2）处于线性工作状态的实际集成运放，在实现信号运算时，两个输入端对地的直流电阻必须相等，才能防止输入偏置电流IB带来运算误差。（ ） （3）在反相求和电路中，集成运放的反相输入端为虚地点，流过反馈电阻的电流基本上等于各输入电流之代数和。（ ）,2.（故障分析）电路如图所示，已知R1R2R3R4，假设运放是理想的。当Vi1Vi21V时，测得Vo1V。你认为这种现象正常吗？若不正常，请分析是哪个电阻可能（有两种可能）出现了开路或短路故障（注：运放本身并未损坏）。
6、,3、一个可调的电压基准电路如图所示，A为理想运放,（1）计算输出电压的可调范围； （2）当负载RL变化时，Vo会随之变化吗？,（1）写出uO与uI1、uI2的运算关系式； （2）当RW的滑动端在最上端时，若uI110mV，uI220mV，则uO？ （3）若uO的最大幅值为14V，输入电压最大值 uI1max10mV，uI2max20mV，最小值均为0V，则为了保证集成运放工作在线性区，R2的最大值为多少？,4、电路如图所示,考虑ui1输入,考虑ui2输入,综合：,图中所示电路为恒流源电路，试求电路的电压放大倍数AU,1. 积分电路,六. 积分和微分电路,反相积分器：如果u i=直流电压,输出
7、将反相积分，经过一定的时间后输出饱和。,积分时间,设Uom=15V,ui=+3V, R=10k ,C=1F,求积到饱和值的时间：,在图（a）所示电路中，已知输入电压uI的波形如图（b）所示，当t0时uO0。试画出输出电压uO的波形。,若t0时uO0，则t5ms时 uO1005510-3V2.5V。 当t15mS时 uO100(5)1010-3V（2.5）V2.5V。,因此输出波形如图所示,电路如图,由理想运放组成求和积分器,相应两个输入信号波形如图。设运放最大输入电压Vom=10V,写出输出关系式o=f(i1,i2)，并画出输出波形。,求Uo与Ui之间的关系,比例积分电路,2. 微分电路：,u-= u+= 0,
