
第五章信号的运算与处理.ppt
《第五章信号的运算与处理.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《第五章信号的运算与处理.ppt(59页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,信号的运算与处理,*,第五章,信号的运算、测量与处理电路,集成运放与外部不同形式的反馈电路相配合,可以实现输入量与输出量之间的各种特定函数关系,即可完成对信号的运算、处理、变换等模拟功能。,集成运放的基本应用可分为:,线性应用,非线性应用,线性应用:,外加深度负反馈电路,使运放工作在线性区,可构成模拟运算电路、滤波电路等。分析时采用虚短、虚断的概念。,非线性应用:,开环或引入正反馈,使运放工作在非线性区,可构成比较器、波形发生电路等,此时运放表现出开关特性。,1,信号的运算与处理,基本运算电路,对数与指数与乘法运算电路,信号测量放大电路,信号变换电路,有源滤波器,2,信号的运算与处理,5.1,基本运算电路,比例运算,求和运算,微分和积分运算,3,信号的运算与处理,5.1.1,比例运算电路,根据输入信号接法不同,比例运算电路有三种基本形式:反相输入、同相输入及差分输入比例电路。,1,、反相比例运算电路,通常选,由于,虚断,,有,又因,虚短,,有,虚地,电压增益:,输入电阻:,输出电阻:,4,信号的运算与处理,结论:,1,)反相比例运算电路的反相输入端电位等于零(称虚地),加在集成运放输入端的共模输入电压为零。,2,)电路实现反相比例运算。,当,R,f,=,R,1,时,,A,uf,=,1,,,称,单位增益倒相器,。,3,)电路的输入电阻不大,输出电阻为零。,为运放输入端对地的直流电阻一致,取,R,2,=,R,1,/,R,f,5,信号的运算与处理,4.,共模电压,电位为,0,,虚地,输入电阻小、共模电压为,0,以及,“,虚地,”,是反相输入的特点。,_,+,+,R,2,R,1,R,P,u,i,i,1,i,2,3.,反馈方式,电压并联负反馈,输出电阻很小!,6,信号的运算与处理,反相比例电路的特点:,1.,共模输入电压为,0,,因此对运放的共模抑制比要求低。,2.,由于电压负反馈的作用,输出电阻小,可认为是,0,,因此带负载能力强。,3.,由于并联负反馈的作用,输入电阻小,因此对输入电流有一定的要求。,4.U-=U,+,=0,,,反相比例运算电路存在虚地。,7,信号的运算与处理,2,、同相比例运算电路,根据,虚短,和,虚断,的特点,又因,电压增益:,输入电阻:,输出电阻:,A,uf,1,结构特点:,负反馈引到反相输入端,信号从同相端输入。,8,信号的运算与处理,结论:,1,)同相比例运算电路有,u,+,=,u,=,u,i,不存在虚地现象,在选用集成运放时要考虑输入端可能有较高的共模输入电压。,2,)电路实现同相比例运算。,当,R,f,=0,,,R,1,=,时,,A,uf,=1,,,称,电压跟随器,。,3,)电路的输入电阻无穷大,输出电阻为零。,9,信号的运算与处理,此电路是电压串联负反馈,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。,三、电压跟随器,结构特点:,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。,讨论题,2,:,若同相比例运算电路中的,R,1,=,,,R,2,=R,P,0,,,试分析其,Uo,与,U,i,的,关系。,_,+,+,u,i,u,o,10,信号的运算与处理,同相比例电路的特点:,3.,共模输入电压为,u,i,,,因此对运放的共模抑制比要求高,。,1.,反馈方式:,电压串联负反馈。输入电阻高。,由于电压负反馈的作用,输出电阻小,可认为是,0,,因此带负载能力强。,2.,由于串联负反馈的作用,输入电阻大。,讨论题,1,:,把同相比例运算电路当作第一级,把反相比例运算电路作为第二级,组成两级放大电路,试分析,u,o,与,u,i,的,关系。,11,信号的运算与处理,3,、差分比例运算电路,当,当,12,信号的运算与处理,5.1.2,求和运算电路,1,、反相求和运算电路,由于虚断,,i,=0,,,则,i,1,+,i,2,+,i,3,=,i,f,又因虚地,可得:,当,时,优点:,1,)电路调节灵活方便。,改变某一路电阻时,仅改变,u,o,与该路,u,i,间关系。,2,)共模输入电压为零。,13,信号的运算与处理,2,、同相求和运算电路,由于虚断,,i,+,=0,,,则,其中,又因虚短,则有,1,),R,+,与各输入支路电阻都有关,对电路参数估算和调试不便。,2,)有共模输入电压。,同相求和,14,信号的运算与处理,例1,试用集成运放实现以下计算关系:,可利用,2,级运放实现上式。,1,)将,u,i1,与,u,i3,通过,A,1,反相求和,得,u,o1,=,(,0.2,u,i1,+1.3,u,i3,),2,)将,A,1,的输出,u,o1,与,u,i2,通过,A,2,反相求和,得,u,o,=,(,u,o1,+10,u,i2,),=0.2,u,i1,10,u,i2,+1.3,u,i3,u,o,=0.2,u,i1,10,u,i2,+1.3,u,i3,解:,15,信号的运算与处理,u,o1,=,(,0.2,u,i1,+1.3,u,i3,),u,o,=,(,u,o1,+10,u,i2,),由上,2,式,可得,若选,R,f1,=20k,,则,若选,R,f2,=100k,,则,并由此得,16,信号的运算与处理,5.1.3,微分和积分运算,1,、积分电路,积分电路是组成模拟计算机的基本单元,用以实现对微分方程的模拟。也常用于控制和测量系统,其充放电过程可实现延时、定时及各种波形的产生。,因反相输入端虚地,有,又因虚断,则,17,信号的运算与处理,积分电路的误差,实际积分电路的输出电压与输入电压的函数关系存在误差,严重时甚至不能正常工作。,产生积分误差的原因:,1,)集成运放不是理想特性而引起。如,当,u,i,=0,时,,u,o,也应为零,但因运放的输入偏置电流流过积分电容,使逐渐上升。时间越长,误差越大。,集成运放的通频带不够宽,积分电容对快速变化的输入信号反映迟钝,使输出波形出现滞后现象等。,2,)积分电容引起。如,当,u,i,回到零后,,u,o,应保持原来的数值不变。但若电容存在泄漏电阻,使,u,o,的幅值逐渐下降。,18,信号的运算与处理,2,、微分电路,微分是积分的逆运算。,因虚断,则,因反相输入端虚地,有,微分电路可实现波形转换,如将矩形波变换为尖脉冲。,微分电路可实现移相作用,,如当,u,i,=,U,m,sin,t,时,,u,o,比,u,i,滞后,90,。,19,信号的运算与处理,20,信号的运算与处理,基本微分电路的主要缺点:,1,)对高频噪声非常敏感。,当输入信号频率升高,电容的容抗减小,放大倍数增大,使电路,对信号中高频噪声很敏感,,造成输出信号中的噪声成分严重增加,信噪比大大下降。,2,),RC,元件形成一个滞后的移相环节,与运放中原有的滞后环节共同作用,容易产生,自激振荡,。,实用微分电路,21,信号的运算与处理,例2,电路及,u,i,波形如图所示。,试画出,u,o,的波形。,(设,t=0,时,,U,C,(0)=0,,,u,o,(0)=0,),解:,根据,u,i,的特点,可分两步积分,1,),t,=00.1ms,时,,u,i,=+2V,,,22,信号的运算与处理,1,),t,=00.1ms,时,,u,i,=+2V,2,),t,=0.10.2ms,时,,u,i,=,2V,t,=0.1ms,时,t,=0.2ms,时,将矩形波变换为三角波,23,信号的运算与处理,5.2,对数、指数与乘法运算电路,5.2.1,对数运算电路,利用虚地概念,有,且,输出与输入实现对数运算,24,信号的运算与处理,5.2.2,指数运算电路,(,u,i,0),25,信号的运算与处理,5.,2,.,3,模拟乘法器,模拟乘法器的基本概念,模拟乘法器的基本电路,模拟乘法器在运算电路中的应用,26,信号的运算与处理,一、模拟乘法器的基本概念,模拟乘法器是一种完成两个模拟信号相乘作用的电子器件。电路符号为,输入和输出之间的关系:,其中,K,为乘法器的,比例系数,或,标度系数,。当,K,0,时称同相型乘法器,,K,f,o,时,幅度衰减较快,滤波效果比一阶电路好。,品质因数,特征频率,通带增益,50,信号的运算与处理,5.5.3,高通滤波器,1,、一阶高通滤波器,1,)传递函数,51,信号的运算与处理,2,)幅频特性,特点:,a.,电路简单;,b.,通带内具有较高增益;,c.,阻带衰减太慢,选择性较差,52,信号的运算与处理,2,、二阶高通滤波器,1,)传递函数,品质因数,特征频率,通带增益,53,信号的运算与处理,2,)幅频特性,当,f,f,o,时,幅度衰减较快,滤波效果比一阶电路好。,54,信号的运算与处理,5.5.4,带通滤波器,55,信号的运算与处理,例4,一有源滤波器电路如图所示。设,A,为理想运放。,1,、求电路的传递函数;,2,、画出频率特性曲线,说明该电路的功能。,解:,1,、求电路的传递函数,由于,u,i,同时作用于运放的输入端,可作减法运算电路进行求解。,56,信号的运算与处理,2,、画出频率特性曲线,说明该电路的功能。,令,s=,j,t,,,带入上式,则,57,信号的运算与处理,f,o,这是一个全通滤波器。,58,信号的运算与处理,本章内容的重点,1,、正确理解理想运放及“虚短”、“虚断”、“虚地”的概念。,2,、掌握运放线性应用电路的分析思路和计算方法。,3,、了解滤波器的基本概念,掌握传递函数的推导方法。,59,信号的运算与处理,- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 第五 信号 运算 处理

1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,个别因单元格分列造成显示页码不一将协商解决,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【二***】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【二***】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。
关于本文