模电第四章课件PPT教案.pptx
《模电第四章课件PPT教案.pptx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《模电第四章课件PPT教案.pptx(59页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、模电第四章课件模电第四章课件第一页,共59页。4.1 基本运算基本运算(yn sun)电路电路4.1.1 比例运算比例运算(yn sun)电路电路4.1.2 求和运算求和运算(yn sun)电路电路4.1.3 积分和微分运算积分和微分运算(yn sun)电路电路4.1.4 对数和反对数运算对数和反对数运算(yn sun)电路电路4.1.5 非理想运放运算非理想运放运算(yn sun)电路的分析电路的分析第1页/共59页第二页,共59页。(动画动画4.1.1)4.1.1 比例运算电路比例运算电路 根据输入信号根据输入信号(xnho)接法的不同,有三种基本接法的不同,有三种基本形式:反相输入、同相
2、输入以及差分输入比例电路。形式:反相输入、同相输入以及差分输入比例电路。经电阻经电阻 加到集成运加到集成运放的反相输入端,其同放的反相输入端,其同相输入端经电阻相输入端经电阻 接地。接地。通常选择的阻值为通常选择的阻值为1.1.反相反相(fn xin)(fn xin)比例运算电路比例运算电路第2页/共59页第三页,共59页。输入电压接至同相输入端,输出输入电压接至同相输入端,输出(shch)电压通过电阻电压通过电阻 接到反相输入端,反相输入端通过电阻接到反相输入端,反相输入端通过电阻 接地。接地。(动画(动画4.1.2)(动画动画4.1.3)2.2.同相比例运算同相比例运算(yn sun)(y
3、n sun)电路电路第3页/共59页第四页,共59页。3.3.差分比例运算差分比例运算(yn sun)(yn sun)电路电路 输入电压、分别加在集成运放的反相输入端与同相输入端,输出信号通过电阻接回到反相输入端。要求:输入电压、分别加在集成运放的反相输入端与同相输入端,输出信号通过电阻接回到反相输入端。要求:第4页/共59页第五页,共59页。各种比例运算电路的输入、输出关系表达式都是在理想运放条件各种比例运算电路的输入、输出关系表达式都是在理想运放条件(tiojin)下得到的,但实际集成运放的各项指标不可能完全理想,因此在上述运算公式中将产生一定误差。下得到的,但实际集成运放的各项指标不可能
4、完全理想,因此在上述运算公式中将产生一定误差。例例4.1.1第5页/共59页第六页,共59页。用用用用运运运运放放放放组组组组成成成成求求求求和和和和运运运运算算算算电电电电路路路路,可可可可分分分分别别别别采采采采用用用用反反反反相相相相输输输输入入入入方式与同相输入方式。方式与同相输入方式。方式与同相输入方式。方式与同相输入方式。为了为了为了为了(wi le)(wi le)(wi le)(wi le)保证集成运保证集成运保证集成运保证集成运放两个输入端对地的放两个输入端对地的放两个输入端对地的放两个输入端对地的电阻平衡,同相输入电阻平衡,同相输入电阻平衡,同相输入电阻平衡,同相输入端电阻的
5、阻值应端电阻的阻值应端电阻的阻值应端电阻的阻值应其输出电压其输出电压其输出电压其输出电压4.1.2 求和运算求和运算(yn sun)电路电路1.1.反相输入反相输入(shr)(shr)求和电路求和电路第6页/共59页第七页,共59页。用用用用运运运运放放放放组组组组成成成成求求求求和和和和(qi(qi(qi(qi h)h)h)h)运运运运算算算算电电电电路路路路,可可可可分分分分别别别别采采采采用用用用反相输入方式与同相输入方式。反相输入方式与同相输入方式。反相输入方式与同相输入方式。反相输入方式与同相输入方式。为了保证集成运为了保证集成运为了保证集成运为了保证集成运放两个输入端对地的放两个输
6、入端对地的放两个输入端对地的放两个输入端对地的电阻平衡,同相输入电阻平衡,同相输入电阻平衡,同相输入电阻平衡,同相输入端电阻的阻值应端电阻的阻值应端电阻的阻值应端电阻的阻值应其输出电压其输出电压其输出电压其输出电压4.1.2 求和求和(qi h)运算电路运算电路1.1.反相反相(fn xin)(fn xin)输入求和电路输入求和电路第7页/共59页第八页,共59页。可见,电路的输出电压可见,电路的输出电压 反映了输入电压反映了输入电压 、相加所得的结果相加所得的结果(即电路实现了求和运算即电路实现了求和运算)。当各电阻的阻值满足关系。当各电阻的阻值满足关系 时,则上式成为时,则上式成为反相输入
7、求和电路的实质是利用反相输入求和电路的实质是利用(lyng)虚地和虚短的特点,通过各路输入电流相加的方法来实现输入电压信号的相加。虚地和虚短的特点,通过各路输入电流相加的方法来实现输入电压信号的相加。例例4.1.2第8页/共59页第九页,共59页。电压放大倍数电压放大倍数 实现同相求和运算实现同相求和运算(yn sun)。由于不存在虚地现象,由于不存在虚地现象,集成运放将承受一定集成运放将承受一定的共模输入电压。的共模输入电压。2.2.同相输入求和同相输入求和(qi h)(qi h)电路电路第9页/共59页第十页,共59页。由虚短概念,用叠加原理可得由虚短概念,用叠加原理可得多个输入信号之间可
8、同时实现加法和减法运算,多个输入信号之间可同时实现加法和减法运算,实际上可以采用实际上可以采用(ciyng)两级反相求和电两级反相求和电路。路。(例例例例4.1.3)4.1.3)3.双端求和运算双端求和运算(yn sun)电路电路 第10页/共59页第十一页,共59页。可见可见(kjin),电路的输出电压,电路的输出电压 反映了输入电压反映了输入电压 、相加所得的结果相加所得的结果(即电路实现了求和运算即电路实现了求和运算)。当各电阻的阻值满足关系。当各电阻的阻值满足关系 时,则上式成为时,则上式成为反相输入求和电路的实质是利用虚地和虚短的特点,通过各路输入电流相加的方法来实现输入电压信号的相
9、加。反相输入求和电路的实质是利用虚地和虚短的特点,通过各路输入电流相加的方法来实现输入电压信号的相加。例例4.1.2第11页/共59页第十二页,共59页。电压放大倍数电压放大倍数 实现同相求和运算。实现同相求和运算。由于不存在由于不存在(cnzi)虚地现象,虚地现象,集成运放将承受一定集成运放将承受一定的共模输入电压。的共模输入电压。2.2.同相输入同相输入(shr)(shr)求和电路求和电路第12页/共59页第十三页,共59页。由虚短概念,用叠加原理可得由虚短概念,用叠加原理可得多个输入信号之间可同时多个输入信号之间可同时(tngsh)实现加法和减法运算,实现加法和减法运算,实际上可以采用实
10、际上可以采用两级反相求和电两级反相求和电路。路。(例例例例4.1.3)4.1.3)3.双端求和运算双端求和运算(yn sun)电路电路 第13页/共59页第十四页,共59页。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。也是控制和测量系统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。也是控制和测量系统(xtng)(xtng)中常用的重要单元,利用其充放电过程可以实现延时、定时以及各种波形的产生。中常用的重要单元,利用其充放电过程可以实现延时、定时以及各种波形的产生。4.1.3 积分积分(jfn)和微分运算电路和微分运算电路1.1.积分电路积分电路第14页/共59页第十五页,共5
11、9页。(1)电路电路(dinl)组成组成输入电压输入电压 通过电阻通过电阻 加在集成运放的反相输入端,在输出端和运放的反相输入端之间接有电容加在集成运放的反相输入端,在输出端和运放的反相输入端之间接有电容C。为使集成运放两个输入端对地的电阻平衡,使同相输入端的电阻为。为使集成运放两个输入端对地的电阻平衡,使同相输入端的电阻为 式中式中 为电容两端为电容两端(i=0时时)的初始电压,电阻与电容的乘积的初始电压,电阻与电容的乘积RC称为积分时间常数称为积分时间常数(通常用符号通常用符号 表示表示),即,即 。例例4.1.4(2)积分积分(jfn)电路的误差电路的误差 产生积分产生积分(jfn)误差
12、的原因:一方面由于集成运放不是理想特性而引起的。另一方面原因是积分误差的原因:一方面由于集成运放不是理想特性而引起的。另一方面原因是积分(jfn)电容引起的。电容引起的。第15页/共59页第十六页,共59页。微分是积分的逆运算,将积分电路中和的位置互换,即可组成基本微分电路微分是积分的逆运算,将积分电路中和的位置互换,即可组成基本微分电路.微分电路可以实现波微分电路可以实现波形变换,如将矩形形变换,如将矩形波变换为尖脉冲。也波变换为尖脉冲。也可以现移相作用。可以现移相作用。2.2.微分电路微分电路第16页/共59页第十七页,共59页。缺点:当输入信号频率升高时,电容的容抗减小,信噪比大大下降。
13、元件形成滞后环节,和原有的滞后环节共同作用,产生自激振荡,使电路的稳定性变差。缺点:当输入信号频率升高时,电容的容抗减小,信噪比大大下降。元件形成滞后环节,和原有的滞后环节共同作用,产生自激振荡,使电路的稳定性变差。为此,常常采用右图实用电路。为此,常常采用右图实用电路。在正常的工作频率范围内,使在正常的工作频率范围内,使 、,此时对,此时对微分电路的影响很小。但当信微分电路的影响很小。但当信号频率高到一定程度时,号频率高到一定程度时,和和 的作用使放大倍数降低,从的作用使放大倍数降低,从而抑制了高频噪声。同时形成而抑制了高频噪声。同时形成一个超前环节,对相位一个超前环节,对相位(xingwi
14、)进行补进行补偿,提高了电路的稳定性。偿,提高了电路的稳定性。第17页/共59页第十八页,共59页。利利利利用用用用半半半半导导导导体体体体PNPN结结结结的的的的指指指指数数数数型型型型伏伏伏伏安安安安特特特特性性性性,可可可可以以以以(ky)(ky)实现对数运算。实现对数运算。实现对数运算。实现对数运算。输出输出输出输出(shch)(shch)电压的幅值不能超过电压的幅值不能超过电压的幅值不能超过电压的幅值不能超过0.7V0.7V。由于、对温度敏感,。由于、对温度敏感,。由于、对温度敏感,。由于、对温度敏感,故输出故输出故输出故输出(shch)(shch)电压温漂是严重的。电压温漂是严重的
15、。电压温漂是严重的。电压温漂是严重的。4.1.4 对数和反对数运算对数和反对数运算(yn sun)电路电路1.1.对数运算电路对数运算电路第18页/共59页第十九页,共59页。温度温度(wnd)补偿电路:补偿电路:第19页/共59页第二十页,共59页。2.2.反对数运算反对数运算(yn sun)(yn sun)电路电路第20页/共59页第二十一页,共59页。为了克服温度变化对输出电压的影响,可采用为了克服温度变化对输出电压的影响,可采用(ciyng)下图所示电路下图所示电路第21页/共59页第二十二页,共59页。4.1.5 4.1.5 非理想集成运放运算电路的误差非理想集成运放运算电路的误差非
16、理想集成运放运算电路的误差非理想集成运放运算电路的误差(wch)(wch)分析分析分析分析实际集成运放实际集成运放(yn fn)的低频等效电路:的低频等效电路:第22页/共59页第二十三页,共59页。只考虑只考虑 、为有限值所造成的影响为有限值所造成的影响(yngxing)(其它参数按理想情况考虑其它参数按理想情况考虑)1.和和 的影响的影响(yngxing)第23页/共59页第二十四页,共59页。,式中式中 ,上式对同相比例运算电路也适用上式对同相比例运算电路也适用(shyng)。和和F越大,比例运算电路的误差越小。越大,比例运算电路的误差越小。说明,如果其它因素可以忽略的话,输出电压的实际
17、值一定小于理想值说明,如果其它因素可以忽略的话,输出电压的实际值一定小于理想值(指绝对值而言指绝对值而言)。、的影响所造成的相对误差的影响所造成的相对误差(xin du w ch),对反相比例运算电路对反相比例运算电路第24页/共59页第二十五页,共59页。由于反相比例运算电路的共模输入电压几乎等于零,只需讨论它对同相比例运算电路误差的影响。由于共模抑制比是由于反相比例运算电路的共模输入电压几乎等于零,只需讨论它对同相比例运算电路误差的影响。由于共模抑制比是 与与 之比,因此同时考虑之比,因此同时考虑 也是有限值,而其它参数按理想情况考虑。也是有限值,而其它参数按理想情况考虑。2.共模共模(n
18、 m)抑制比的影响抑制比的影响第25页/共59页第二十六页,共59页。通常通常(tngchng)、则则为了减小同相比例运算电路的误差,应采用共模抑制比大的集成运放。为了减小同相比例运算电路的误差,应采用共模抑制比大的集成运放。相对误差相对误差(xin du w ch)第26页/共59页第二十七页,共59页。只考虑输入偏置电流、失调电压、失调电流对误差的影响,其它参数按理想情况考虑。只考虑输入偏置电流、失调电压、失调电流对误差的影响,其它参数按理想情况考虑。3.、的影响的影响(yngxing)第27页/共59页第二十八页,共59页。时,比例运算电路因失调温度漂移所产生的相对误差时,比例运算电路因
- 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:
- 第四 课件 PPT 教案
限制150内