1、模擬電子技術(shù)基礎(chǔ),信息科學(xué)與工程學(xué)院·基礎(chǔ)電子教研室,反饋極性的判斷,瞬時(shí)極性法：規(guī)定電路輸入信號(hào)在某一時(shí)刻對(duì)地的極性，并以此為依據(jù)，逐級(jí)判斷電路中各相關(guān)點(diǎn)電流的流向和電位的極性，從而得到輸出信號(hào)的極性；根據(jù)輸出信號(hào)的極性判斷出反饋信號(hào)的極性；若反饋信號(hào)使基本放大電路的凈輸入信號(hào)增大，則說(shuō)明引入了正反饋；若反饋信號(hào)使基本放大電路的凈輸入信號(hào)減小，則說(shuō)明引入了負(fù)反饋。,結(jié)論?。。》答佉椒禽斎攵耍瑯O性相同，構(gòu)成負(fù)反饋；極性相反

2、，構(gòu)成正反饋。反饋引到輸入端，極性相同，構(gòu)成正反饋；極性相反，構(gòu)成負(fù)反饋。,對(duì)集成運(yùn)放若采樣點(diǎn)在輸出電壓端或輸出電壓的分壓點(diǎn)上，則為電壓反饋； 否則是電流反饋。 對(duì)三極管若采樣點(diǎn)和電壓輸出端處在三極管的同一個(gè)電極上,則為電壓反饋； 否則是電流反饋。,從電路結(jié)構(gòu)上判斷：若反饋回非輸入端則為串聯(lián)反饋；反饋回輸入端則為并聯(lián)反饋。,求解深度負(fù)反饋放大電路放大倍數(shù)的一般步驟：,（1）正確判斷反饋組態(tài)；,（2）求解反饋系數(shù)；,當(dāng)電路引入并聯(lián)

3、負(fù)反饋時(shí)：,當(dāng)電路引入電流負(fù)反饋時(shí)：,說(shuō)明：RL’是電路輸出端所接總負(fù)載，可能是多個(gè)電阻的并聯(lián)，也可能只是負(fù)載電阻RL 。,（3）利用 求解 ，,負(fù)反饋對(duì)放大電路性能的影響,1. 穩(wěn)定放大倍數(shù),2.對(duì)輸入電阻和輸出電阻的影響,串聯(lián)負(fù)反饋將使輸入電阻增大為基本放大電路輸入電阻的（1+AF）倍。并聯(lián)負(fù)反饋將使輸入電阻減小為基本放大電路輸入電阻的（1+AF）分之一。,Af的穩(wěn)定性是A的（1+AF）倍。,3. 展寬頻帶,提

4、示：根據(jù)負(fù)反饋的組態(tài)不同，相應(yīng)的放大倍數(shù)的通頻帶被展寬（1+AF）倍。,4. 減小非線性失真,第七章 信號(hào)的運(yùn)算和處理,7.1 概述7.2 基本運(yùn)算電路7.3 模擬乘法器及其在電路中的應(yīng)用7.4 有源濾波7.5 電子信息系統(tǒng)與處理中所用放大電路,,基本放大電路,,比例運(yùn)算電路,求和電路,加減運(yùn)算電路,積分電路,7.1 概述,7.1 概述,7.1.1 電子信息系統(tǒng)的組成,信號(hào)來(lái)源于測(cè)試各種物理量的傳感器

5、、接收器，或者 來(lái)源于用于測(cè)試的信號(hào)發(fā)生器。,信號(hào)的預(yù)處理是指根據(jù)實(shí)際情況利用隔離、濾波、阻抗變換等各種手段將信號(hào)分離出來(lái)并進(jìn)行放大。,信號(hào)的加工是指對(duì)信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算、轉(zhuǎn)換、比較、取樣-保持等。,信號(hào)的執(zhí)行是指對(duì)信號(hào)進(jìn)行功率放大以驅(qū)動(dòng)負(fù)載，或者經(jīng)過(guò)模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換輸入到計(jì)算機(jī)。,信號(hào)的 提取,,信號(hào)的（預(yù)）處理,,信號(hào)的 加工,信號(hào)的 執(zhí)行,,,,,,7.1.2 理想運(yùn)放的兩

6、個(gè)工作區(qū),在近似分析時(shí)，常把集成運(yùn)放理想化，在一般的工程計(jì)算中，由于理想化帶來(lái)的誤差都是允許的。,一、 理想運(yùn)放的概念,理想運(yùn)放指我們將集成運(yùn)放的一些性能指標(biāo)理想化，如：開(kāi)環(huán)差模增益、差模輸入電阻、共模抑制比、上限截止頻率均為無(wú)窮大。輸出電阻、失調(diào)電壓、失調(diào)電流和它們的溫漂均為零，且無(wú)任何內(nèi)部噪聲。,開(kāi)環(huán)差模大倍數(shù)： Aod=∞,輸入電阻：Rid=∞,輸出電阻：Rod=0,,,,常用性能指標(biāo)：,由于uo為有限值，Aod為無(wú)窮大，因而凈輸

7、入電壓,所謂 “虛短路”是指集成運(yùn)放的兩個(gè)輸入端電位無(wú)窮接近，但又不是真正短路，通常簡(jiǎn)稱為“虛短”。,因?yàn)閮糨斎腚妷簽榱?，輸入電阻為無(wú)窮大，所以兩個(gè)輸入端的輸入電流也均為零。,一、理想運(yùn)放在線性工作區(qū),,1. 理想運(yùn)放在線性工作區(qū)的特點(diǎn),,uP,uN,,,uO,iP,iN,,,這就是我們以后常用的“虛短路”,,,這就是我們以后常用的“虛斷路”,所謂“虛斷路”是指集成運(yùn)放兩個(gè)輸入端的電流趨于零，但又不是真正斷路，又簡(jiǎn)稱為“虛斷”。,

8、2. 集成運(yùn)放工作在線性的電路特征:,電路引入負(fù)反饋。,如右圖所示：對(duì)于單個(gè)集成運(yùn)，通過(guò)無(wú)源的反饋網(wǎng)絡(luò)將集成運(yùn)放的輸出端與反相輸入端連接起來(lái)，就表明電路引入了負(fù)反饋。,也就是說(shuō)：通過(guò)電路是否引入了負(fù)反饋來(lái)判斷電路是否工作在線性區(qū)。,,對(duì)于工作在線性區(qū)的應(yīng)用電路，“虛短”和“虛斷”是分析其輸入信號(hào)和輸出信號(hào)關(guān)系的基本出發(fā)點(diǎn)。,,,三、 理想運(yùn)放的非線性工作區(qū),在電路中，若集成運(yùn)放處于開(kāi)環(huán)狀態(tài)，或只引入了正反饋，則表明集成運(yùn)放工作在非線性區(qū)

9、。,理想運(yùn)放工作在非線性區(qū)的兩個(gè)特點(diǎn)：,（1）輸出電壓uo只有兩種可能的情況，分別為±UOM 。,（2）仍具有“虛斷”的特點(diǎn)。,對(duì)于工作在非線性區(qū)的應(yīng)用電路，上述兩個(gè)特點(diǎn)是分析其輸入信號(hào)和輸出信號(hào)關(guān)系的基本出發(fā)點(diǎn)。,,即：uP>uN，uo =+ UOM ；,uP<uN ，uo =- UOM 。,,即： iP=iN =0。,,+UOM,-UOM,7.2 基本運(yùn)算電路,,7.2 基本運(yùn)算電路,所謂運(yùn)算電路中，即在電

10、路中以輸入電壓作為自變量，以輸出電壓作為函數(shù)，當(dāng)輸入電壓變化時(shí)，輸出電壓將按一定的數(shù)學(xué)規(guī)律變化。,,,,,運(yùn)算電路的特點(diǎn)是：在運(yùn)算電路中，集成運(yùn)放必須工作在線性區(qū)，即滿足“虛短”和“虛短”的條件。在以下的學(xué)習(xí)中大家會(huì)看到這兩個(gè)條件是我們最基本的解題手段。,在運(yùn)算電路中，無(wú)論輸入電壓，還是輸出電壓，均是對(duì)“地”而言的。,7.2.1 比例運(yùn)算電路,一、反相 比例運(yùn)算電路,1. 電路 組成,電路核心器件為集成運(yùn)放;,,,,,,電路的輸入信號(hào)從

11、反相輸入端輸入;,,同相輸入端經(jīng)電阻接地;,電路引入了負(fù)反饋，其組態(tài)為電壓并聯(lián)負(fù)反饋。,說(shuō)明：由于集成運(yùn)放輸入極對(duì)稱，為保證外接電路不影響其對(duì)稱性，通常在運(yùn)算電路中我們希望RP= RN 。,RP: 集成運(yùn)放同相輸入端的外接對(duì)地等效電阻。,RN :集成運(yùn)放反相輸入端的外接對(duì)地等效電阻。,,R’為補(bǔ)償電阻，以保證集成運(yùn)放輸入級(jí)差分放大電路的對(duì)稱性。R’=R//Rf,2. 運(yùn)算關(guān)系,由“虛短”和“虛斷”的概念：,,,,“虛地”,,,iP,

12、,,iN,uP,,,uN,,iR,,iF,,,,,由反饋的組態(tài)（電壓并聯(lián)）可知：,,,,2. T形網(wǎng)絡(luò)反相比例運(yùn)算電路,,i1,N點(diǎn)為虛地點(diǎn)，則：,,,,二、同相 比例運(yùn)算電路,電路中引入了電壓串聯(lián)負(fù)反饋。,,,,,,,,由反饋的組態(tài)知：,,三、電壓跟隨器,,當(dāng)同相比例電路的比例系數(shù)為1時(shí)則有：,（即：Rf=0 或 R=∞）,例1 電路如圖所示，已知R2>>R4,試求解R1=R2時(shí)uO與uI的比例系數(shù)。,解:,例2 電路如圖

13、所示，已知uO=-55uI,試求出解R5的值。,7.2.2 加減運(yùn)算電路,1. 反相求和運(yùn)算電路,也可用疊加原理求 解輸出電壓與輸入電壓的運(yùn)算關(guān)系。,一、求和運(yùn)算電路,(虛地),,例：用疊加原理求解,uI1單獨(dú)作用；uI2 ,uI3 =0 (不作用)。,每個(gè)信號(hào)單獨(dú)作用時(shí)，電路等同于反相比例運(yùn)算電路,uI2單獨(dú)作用；uI1 ,uI3 =0 (不作用)。,uI3單獨(dú)作用；uI1 ,uI2 =0 (不作用)。,,,,2. 同相求和運(yùn)

14、算電路,節(jié)點(diǎn)P的電流方程為：,,,二、加減運(yùn)算電路,由前面電路分析可知：輸出電壓與同相輸入信號(hào)電壓極性相同，與反相輸入信號(hào)電壓極性相反，則如果多個(gè)信號(hào)同時(shí)輸入兩個(gè)輸入端，即可實(shí)現(xiàn)加減運(yùn)算。,優(yōu)先考慮使用疊加原理,(1) uI1uI2 作用； uI3uI4 不作用,,電路簡(jiǎn)化為反相求和電路：,(2) uI3uI4 作用； uI1uI2 不作用,電路簡(jiǎn)化為同相求和電路：,,1. 運(yùn)算關(guān)系,,注意條件：,2. 差分比例運(yùn)算電路,直接

15、利用公式：由,高輸入電阻的差分比例運(yùn)算電路,第一級(jí)運(yùn)算電路為同相比例運(yùn)算電路：,第二級(jí)運(yùn)算電路可考慮使用疊加原理：,Uo1單獨(dú)作用：,(反相比例),,,,Ui2單獨(dú)作用：,（同相比例）,兩部分電壓疊加：,,,,例 設(shè)計(jì)一個(gè)運(yùn)算電路，要求輸出電壓和輸入電壓的運(yùn)算關(guān)系式為：,解: (1) 根據(jù)運(yùn)算關(guān)系劃出所要設(shè)計(jì)電路的電路形式圖,取Rf=100kΩ,3.電路設(shè)計(jì),uI1應(yīng)作用于同相輸入端，uI2和 uI3 應(yīng)作用于反相輸入端。,(2) 選定

16、Rf,(3) 設(shè): RN=RP ，據(jù)運(yùn)算關(guān)系求出各信號(hào)源所連接的電阻值,通常在幾十k到幾百k只見(jiàn)選擇，例如：,說(shuō)明：R4的有無(wú)以及它的位置由RN和RP的大小關(guān)系決定。,若R3//R2//Rf=R1//R4,則：,,,在實(shí)用電路中，為了防止低頻信號(hào)增益過(guò)大，常在電容上并聯(lián)一個(gè)電阻加以限制。,7.2.3 積分運(yùn)算電路,,,求解t1到t2時(shí)間段的積分,,uI為常量時(shí),直線方程,一、運(yùn)算關(guān)系,,三、積分電路在不同輸入信號(hào)時(shí)的輸出波形,輸入常量

17、，輸出斜線。,輸入方波，輸出三角波。,輸入正弦波，輸出余弦波。,,,例：在圖（a）所示電路中，已知輸入電壓uI的波形如圖（b）所示，當(dāng)t＝0時(shí)uO＝0。試畫(huà)出輸出電壓uO的波形。,解：,,,輸入為方波(周期函數(shù))，輸出為三角波(周期函數(shù))，因此只須計(jì)算出一個(gè)周期的輸出波形。,(分時(shí)間段計(jì)算),每一時(shí)間段，uI為常量,,t＝0,uO＝0，t＝5ms時(shí),當(dāng)t＝15mS時(shí) uO＝[－100×(－5)×10×

18、;10－3＋（－2.5）]V＝2.5V。,當(dāng)t＝25mS時(shí) uO＝(－100×5×10×10－3＋2.5）V＝-2.5V。,uO＝(－100×5×5×10－3)V＝－2.5V。,,,,,,,,,,,,二、微分運(yùn)算電路,1. 基本微分運(yùn)算電路,7.8 試求圖P7.8所示各電路輸出電壓與輸入電壓的運(yùn)算關(guān)系式。,7.13 分別求解圖P7.13所示各電路的運(yùn)算關(guān)系。,,下集預(yù)告