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1、第六章 模拟信号运算电路沈阳理工大学应用技术学院沈阳理工大学应用技术学院信息与控制学院唐朝信息与控制学院唐朝仁仁一、主要内容一、主要内容1、比例运算电路比例运算电路2、求和运算求和运算电路电路3、积分与微分运算电路、积分与微分运算电路二二、重点、重点1、比例运算电路、比例运算电路2、求和运算电路、求和运算电路三、难点三、难点1、比例运算电路、比例运算电路2、求和运算电路、求和运算电路第六章第六章 模拟信号运算电路模拟信号运算电路应用技术学院应用技术学院理理 工工第六章 模拟信号运算电路 6.16.1 比例运算电路比例运算电路比例运算电路比例运算电路 6.26.2 求和电路求和电路求和电路求和电
2、路 6.36.3 积分与微分电路积分与微分电路积分与微分电路积分与微分电路第六章第六章 模拟信号运算电路模拟信号运算电路应用技术学院应用技术学院理理 工工 6.1 比例运算电路比例运算电路 一一、反相比例运算电路、反相比例运算电路 、比例运算关系、比例运算关系实现实现y=kx比例运算的电路。比例运算的电路。由于理想运放有由于理想运放有“虚虚断断”由理想运放反相输入端由理想运放反相输入端“虚地虚地”，有，有反相比例运算关系反相比例运算关系第六章第六章 模拟信号运算电路模拟信号运算电路应用技术学院应用技术学院理理 工工例例1 电路如图，电路如图，uI=0.1V，Rf=100k，R1=10k。求求
3、uO=？解解 电路为反相比例运电路为反相比例运算电路，有算电路，有 为了保证运放同相输入端与反相输入端对称平为了保证运放同相输入端与反相输入端对称平衡，有衡，有 如果运放同相输入端与反相输入端不对称，则如果运放同相输入端与反相输入端不对称，则静态时输出静态时输出uO 0。第六章第六章 模拟信号运算电路模拟信号运算电路应用技术学院应用技术学院理理 工工 、特点特点 1 1、比例系数比例系数比例系数比例系数 可以可以大于大于1；小于；小于1；等于等于1灵活。灵活。2、当当k=1时，即选时，即选Rf=R1=R，有有uO=-uI，称为称为反相器。反相器。第六章第六章 模拟信号运算电路模拟信号运算电路应
4、用技术学院应用技术学院理理 工工 例例2 设计实现设计实现uO=-0.5uI 的电路（的电路（Rf=50k）。）。R2=R1Rf =100 50 33.3k 解解 为为反相比例运算反相比例运算，采，采用反相比例运算电路用反相比例运算电路如如图。图。第六章第六章 模拟信号运算电路模拟信号运算电路应用技术学院应用技术学院理理 工工 二、同相比例运算电路二、同相比例运算电路 1、比例运算关系、比例运算关系 由于理想运放有由于理想运放有“虚虚断断”得到得到同相比例运算关系同相比例运算关系第六章第六章 模拟信号运算电路模拟信号运算电路应用技术学院应用技术学院理理 工工 由理想运放有由理想运放有“虚短虚短
5、”例例例例33 电路如图，电路如图，电路如图，电路如图，u uI I=0.1=0.1V V，R Rf f =100k=100k，R R1 1=10k=10k，求求求求 u uOO 解解 电路为同相比例运电路为同相比例运算电路，有算电路，有第六章第六章 模拟信号运算电路模拟信号运算电路应用技术学院应用技术学院理理 工工 2 2、特点特点特点特点 、比例系数、比例系数、比例系数、比例系数 、当、当k=1时，即选时，即选Rf=0，R1=，有，有uO=uI，称为跟随，称为跟随器。器。注意：比例系数只能大于注意：比例系数只能大于1和等于和等于1。第六章第六章 模拟信号运算电路模拟信号运算电路应用技术学院
6、应用技术学院理理 工工例例4 设计实现设计实现uO=0.5uI的电路（的电路（Rf=50k）。）。R2=R1Rf 33.3k 为为同相比例运算，由反相比例运算电路和同相比例运算，由反相比例运算电路和反相反相器组成器组成，电路如，电路如图。图。分析：分析：uO=0.5uI=-(-0.5uI)R3=Rf=50kR4=R3Rf 25k 解解 反相器反相器A2反相比例运算电路反相比例运算电路A1第六章第六章 模拟信号运算电路模拟信号运算电路应用技术学院应用技术学院理理 工工 三、差分比例运算电路三、差分比例运算电路 1、电路、电路 R1=R2，Rf =R3 2、比例运算关系比例运算关系由分压关系，有由
7、分压关系，有应用叠加定律，有应用叠加定律，有第六章第六章 模拟信号运算电路模拟信号运算电路应用技术学院应用技术学院理理 工工 代入代入差分比例运算关系差分比例运算关系第六章第六章 模拟信号运算电路模拟信号运算电路应用技术学院应用技术学院理理 工工 3 3、特点、特点、特点、特点、为减法比例运算电路、为减法比例运算电路、为减法比例运算电路、为减法比例运算电路、当、当 时时，即，即Rf=R1=R2=R3，有，有为减法电路为减法电路第六章第六章 模拟信号运算电路模拟信号运算电路应用技术学院应用技术学院理理 工工小小 结结一、反相比例运算电路一、反相比例运算电路一、反相比例运算电路一、反相比例运算电路
8、二、同相比例运算电路二、同相比例运算电路三、差分比例运算电路三、差分比例运算电路第六章第六章 模拟信号运算电路模拟信号运算电路应用技术学院应用技术学院理理 工工测测 试试 题题 1 1、电路如图所示。设运放电路如图所示。设运放电路如图所示。设运放电路如图所示。设运放具有具有具有具有理想特性，且已知其理想特性，且已知其理想特性，且已知其理想特性，且已知其最大最大最大最大输出电压输出电压输出电压输出电压为为为为15V15V，当将，当将，当将，当将mm，n n两点两点两点两点接通接通接通接通时，时，时，时，U Ui i=1V1V，U UOO =_V=_V。2、如图所示电路，其特点是：、如图所示电路，
9、其特点是：UO O 和和Ui i 的大小关的大小关系为系为_；相位关系为；相位关系为_。第六章第六章 模拟信号运算电路模拟信号运算电路应用技术学院应用技术学院理理 工工作作 业业练习册第七章练习册第七章一、一、1-5二、二、1-3三、三、1-2第六章第六章 模拟信号运算电路模拟信号运算电路应用技术学院应用技术学院理理 工工 6.2 求和电路求和电路一、反相求和电路一、反相求和电路1、运算关系、运算关系 由于理想运放输入由于理想运放输入端端“虚断虚断”，有，有得到得到 由反相输入端由反相输入端“虚虚地地”，有，有得到得到反相求和电路表达式反相求和电路表达式实现几个输入量的求和实现几个输入量的求和
10、第六章第六章 模拟信号运算电路模拟信号运算电路应用技术学院应用技术学院理理 工工例例5 电路如图，电路如图，uI1=0.1V，uI2=2V，uI3=0.8V，Rf=50k，R1=10k，R2=100k，R3=25k，求，求 uO=？解解 电路为反相求和运电路为反相求和运算电路，有算电路，有第六章第六章 模拟信号运算电路模拟信号运算电路应用技术学院应用技术学院理理 工工例例6 设计实现设计实现 的电路。的电路。分析分析 由由反相求和电路和反相反相求和电路和反相器器组成，如图。组成，如图。元件确定：元件确定：求和求和电路电路设设Rf=100k，得得R133k，R2=200k，R3=100k。有有第
11、六章第六章 模拟信号运算电路模拟信号运算电路应用技术学院应用技术学院理理 工工、平衡、平衡电阻电阻、反相器、反相器R6=Rf=100kR4=R1R2R3Rf 18kR6=R5Rf =50k第六章第六章 模拟信号运算电路模拟信号运算电路应用技术学院应用技术学院理理 工工例例7 电路如图，求电路的输出与输入关系式。电路如图，求电路的输出与输入关系式。分析分析、反相器、反相器 解解、求和电路、求和电路 电路电路A1为反相器，电为反相器，电路路A2为反相求和电路。为反相求和电路。设电路设电路A1的输出为的输出为uO1uO1第六章第六章 模拟信号运算电路模拟信号运算电路应用技术学院应用技术学院理理 工工
12、 例例8 电路如图，求电路的输出与输入关系式。电路如图，求电路的输出与输入关系式。、一级求和电路、一级求和电路 分析分析 uO1 电路电路A1、A2都为反相都为反相求和电路。设电路求和电路。设电路A1的的输出为输出为uO1、二级求和电路、二级求和电路第六章第六章 模拟信号运算电路模拟信号运算电路应用技术学院应用技术学院理理 工工 6.3 积分积分与微分电路与微分电路 一一、积分电路、积分电路 1、运算关系、运算关系由由“虚断虚断”，有，有则有则有由于有由于有得到得到实现积分运算关系实现积分运算关系由由“虚地虚地”，有，有第六章第六章 模拟信号运算电路模拟信号运算电路应用技术学院应用技术学院理理
13、 工工 二、积分电路的作用二、积分电路的作用 积分电路常用于信号波形的变换、移相等。积分电路常用于信号波形的变换、移相等。比如，将一个矩形脉冲信号输入到积分电路，积比如，将一个矩形脉冲信号输入到积分电路，积分电路输出一个三角波信号，实现了波形变换。分电路输出一个三角波信号，实现了波形变换。输入输入波形波形输出输出波形波形第六章第六章 模拟信号运算电路模拟信号运算电路应用技术学院应用技术学院理理 工工 二、微分电路二、微分电路1、运算关系、运算关系由由“虚断虚断”，有，有则有则有由于有由于有得到得到实现微分运算关系实现微分运算关系由由“虚地虚地”，有，有第六章第六章 模拟信号运算电路模拟信号运算
14、电路应用技术学院应用技术学院理理 工工 二、微分电路的作用二、微分电路的作用 微分电路常用于信号波形的整形、移相等。微分电路常用于信号波形的整形、移相等。比如，将一个三角波信号输入到比如，将一个三角波信号输入到微微分电路，分电路，微微分分电路输出一个信号方波信号，实现了波形整形。电路输出一个信号方波信号，实现了波形整形。输入输入波形波形输出输出波形波形第六章第六章 模拟信号运算电路模拟信号运算电路应用技术学院应用技术学院理理 工工小小 结结一、反相求和电路一、反相求和电路二、二、积分电路积分电路三、微分电路三、微分电路第六章第六章 模拟信号运算电路模拟信号运算电路应用技术学院应用技术学院理理
15、工工测测 试试 题题 1、如图所示电路，其输出电压为（、如图所示电路，其输出电压为（）A.0.5V B.1.5V C.10V D.1V 2、电路如图，设集成运放器件是理想的，则、电路如图，设集成运放器件是理想的，则N点点电电位位UN 为（为（）A.0 V B.3V C.2V D.1V 第六章第六章 模拟信号运算电路模拟信号运算电路应用技术学院应用技术学院理理 工工测测 试试 题题 3、如图所示电路，输入电压、如图所示电路，输入电压UI=5mV，输出，输出电压电压UO=40mV，则反馈电阻，则反馈电阻Rf为（为（）A.80k B.40 k C.50 k D.70 k 4、电路如图所示，输出电压、
16、电路如图所示，输出电压UO为（为（）A.Us1+Us2 B.Us2-Us1 C.Us1-Us2 D.-（Us1+Us2）第六章第六章 模拟信号运算电路模拟信号运算电路应用技术学院应用技术学院理理 工工作作 业业练习册第七章练习册第七章一、一、6-8二、二、4-8三、三、3-5第六章第六章 模拟信号运算电路模拟信号运算电路应用技术学院应用技术学院理理 工工反相比例运算电路反相比例运算电路反相比例运算电路反相比例运算电路K1K1K=1K=1K1K1K1K=1K=1K1K1第六章第六章 模拟信号运算电路模拟信号运算电路应用技术学院应用技术学院理理 工工差分比例运算电路差分比例运算电路UO=UI1-U
17、I2=5-1=4VUO=UI1-UI2=5-(-2)=7V第六章第六章 模拟信号运算电路模拟信号运算电路应用技术学院应用技术学院理理 工工反相求和电路反相求和电路第六章第六章 模拟信号运算电路模拟信号运算电路应用技术学院应用技术学院理理 工工加法加法加法加法运算运算运算运算第六章第六章 模拟信号运算电路模拟信号运算电路应用技术学院应用技术学院理理 工工减法减法减法减法运算运算运算运算方案方案1：利用反相求和电路：利用反相求和电路第六章第六章 模拟信号运算电路模拟信号运算电路应用技术学院应用技术学院理理 工工减法减法减法减法运算运算运算运算方案方案2：利用差分比例电路：利用差分比例电路第六章第六章 模拟信号运算电路模拟信号运算电路应用技术学院应用技术学院理理 工工混合混合运算运算第六章第六章 模拟信号运算电路模拟信号运算电路应用技术学院应用技术学院理理 工工