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第五章信号运算电路,一、同相比例放大电路,5.1比例运算放大电路,二、反相比例放大电路,三、差分比例放大电路,一、同相加法运算电路,5.2加法、减法运算电路,取，则,二、反相加法运算电路,取，则,注意输出与输入反相,三、减法运算电路,利用加法运算电路实现减法运算,用单一运算放大器实现减法运算,解,例试用运算放大器实现运算,设计电路如图,得,得,解出,5.3对数、指数及乘除运算电路,一、对数运算电路,工作原理流过二极管的电流和其上的压降成指数关系,对数电路的输出电压与输入电压的对数成正比,,,,,可见，输出电压与输入电压之间存在对数关系。,电路实现,基本电路存在的问题,①因为UT和Is都是温度的函数，所以运算精度受温度影响,③二极管具有内阻，其伏安特性与对数关系有较大的偏差,,,②在小信号时误差较大，因为这时和1相差不是很多,需失调补偿、温度补偿、安全保护、校正环节,双极型晶体管V代替二极管,具有温度补偿功能的对数电路,,,、工作在负反馈状态，流过的集电极电流为,,,的发射极电压为,,集电极电流为,,发射极电压为,,,,,若、为对管，则,,,,二、指数运算电路,指数运算是对数运算的反运算，将反馈回路的非线性器件移到输入端，就可实现指数运算。,,,,输出电压与输入电压之间存在指数运算关系。,具有温度补偿的指数运算电路,V2实现指数运算，发射极电压为,,V1作温度补偿，发射结电压为,,,,若、为对管，则,,被完全补偿。,三、乘法运算电路,乘法器的实现原理,,,,除法器的实现原理,四、除法运算电路,5.4微分积分运算电路,一、常用积分电路,a,（一）反相积分电路,基本积分电路,积分电路不仅用作积分运算，而且还可以实现延时、定时，以及产生各种波形,,,,输入输出满足积分关系,当输入电压ui为常数时，则输出电压uo为,uo随时间线性上升，所以非常适于做三角波和锯齿波发生器,,,当输入电压时，输出电压,,输出信号仍为一交流信号，幅值与角频率成反比，低通滤波器功能,（二）比例积分电路,R2的压降,电容器C的压降,,,输入阶跃信号时，输出为,第一项为比例调节作用，第二项为积分作用,二、微分运算电路,产生接近90度的相位滞后,a基本微分电路,微分运算是积分运算的反运算,,,,,输入回路中串联电阻R1，反馈回路中加接C1与R并联，,使RClRlC，以限制噪声和输入突变电压，并进行相位补偿。,三、PID运算电路,PID（比例–积分–微分）电路又称为PID调节器。调节器的任务是将一定的物理量（被调节参数X）调节到预先给定的理论值（或称额定值W），并克服干扰的影响保持这一值,一P调节器,●比例放大器，在频率范围内产生的相移可忽略不计,●调节回路的闭环放大倍数Kf大于1，可由运算放大器和反馈电阻组成。,二PI调节器,在P调节器上并联一积分器I,三PID调节器,将PI调节器再并联一个微分环节可得到PID调节器,5.5常用特征值运算电路,一、绝对值运算电路,绝对值运算电路的传输特性,Io∣Ui∣/R,全波线性绝对值电路,二、峰值运算电路,三、平均值运算电路（低通滤波器实现）,
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