双闭环运算电路及其正负双反馈放大器和滤波器制造技术

本发明专利技术涉及的一种双闭环运算电路及其正负双反馈放大器和滤波器，属于模拟解算电路与控制电路。双闭环运算电路由运放和阻抗或导纳构成，运放的同相与反相输入端分别通过阻抗或导纳分别接同相与反相信号输入端及运放输出端，运放输出端作为信号输出端。运放的同相与反相输入端还分别通过阻抗或导纳接地，还可以再分别通过阻抗或导纳分别连接另外的同相与反相信号输入端。正负双反馈放大器的阻抗或导纳全为电阻或电导，正负双反馈滤波器的阻抗或导纳至少有一个包含电感或电容，两个输入端一个作为信号输入端、另一个接地，或都接为信号输入端，运放输出端作为信号输出端。双闭环运算电路及其正负双反馈放大器和滤波器具有广泛的实用价值。

Double closed loop operation circuit and its positive and negative double feedback amplifier and filter

The invention relates to a double closed loop operation circuit and its positive and negative double feedback amplifiers and filters, belonging to the analog calculation circuit and the control circuit. The dual closed loop operation circuit is composed of operational amplifier and impedance or admittance. The noninverting and inverting input of the amplifier are connected to the noninverting and inverting signal input end and the operational amplifier output respectively through impedance or admittance, and the output end of the operational amplifier is used as the output terminal of the signal. The noninverting and inverting input of the operational amplifier can also be grounded by impedance or admittance, and can be connected to the input of the noninverting and inverting signals separately by impedance or admittance respectively. Double negative feedback amplifier impedance or admittance for resistance or conductance, double positive and negative feedback filter impedance or admittance at least one contains the inductance or capacitance of two inputs as a signal input terminal, a grounding, or are connected to the signal input and output signal as output. Double closed loop operation circuit and its positive and negative double feedback amplifier and filter have extensive practical value.

【技术实现步骤摘要】
双闭环运算电路及其正负双反馈放大器和滤波器
本专利技术涉及一种双闭环运算电路及其正负双反馈放大器和滤波器，特别是采用单个运放的双闭环运算电路以及采用双闭环运算电路的正负双反馈放大器和正负双反馈滤波器，属于电子电路、滤波电路、模拟解算电路与控制电路。
技术介绍
在自控系统中，放大器和滤波器是非常重要的环节或系统，由于正反馈存在稳定性问题，常用的放大器和滤波器通常采用负反馈，这也导致了放大器和滤波器特性和功能上的局限。正反馈并非一定不稳定，通常带有正反馈的放大器或滤波器必须是稳定的才能正常使用，当然，不稳定的放大器或滤波器也有着特殊的用途，但首先要判断放大器或滤波器是否稳定才能进行相应的处理。放大器是静态系统，滤波器是动态系统，两者的处理方式不同，但都采用稳定性判据作为设计、分析和适用性判断的依据。闭环控制系统有正反馈与负反馈两种形式。正反馈形式的控制系统结构框图如图1所示，其环路传递函数为：Θ(s)＝G(s)H(s)正反馈形式控制系统的系统闭环传递函数为：负反馈形式的控制系统结构框图如图2所示，其环路传递函数为：Θ(s)＝-G(s)H(s)负反馈形式控制系统的系统闭环传递函数为：当采用环路传递函数表达闭环系统的传递函数时，正负反馈两种形式的控制系统其系统闭环传递函数的形式是完全相同的，其特征函数F(s)＝1-Θ(s)的形式也相同，其特征方程F(s)＝1-Θ(s)＝0即Θ(s)＝1也相同。研判动态系统稳定性较为有效的方法是环路频率特性，而环路频率特性Θ(jω)可源自于环路传递函数：Θ(jω)＝Θ(s)|s＝jω其中角频率ω是物理量角频率除以单位角频率1rad/s得到的数值：反过来，物理量角频率就是角频率ω与单位角频率1rad/s的乘积：为了系统或环节描述的简洁与方便，在运算过程中传递函数与频率特性的表达均采用不带物理单位的角频率作为运算量，并常在没有歧义的情况下将角频率ω简称为频率。系统、环节或环路的频率特性是角频率的复变函数：频率特性的模即为幅频特性，幅频特性是角频率的实变函数：ΘM(ω)＝|Θ(jω)|＝abs[Θ(jω)]频率特性的辐角即为相频特性，相频特性也是角频率的实变函数：ΘV(ω)＝<Θ(jω)>＝arg[Θ(jω)]定义在s平面上自变量s取s＝0++jω，ω：-∞→0--→0→0++→+∞的直线和的半圆弧构成的一条闭合曲线，这条闭合曲线称为：右半平面围线，简称右面围线，如图3所示，即：在s平面上不包括坐标纵轴的右半平面的包围线。当自变量s沿着右面围线变化一圈时，环路传递函数Θ(s)在复平面上形成的闭合轨迹，即幅相频率特性Θ(0++jω)曲线，该曲线称为：环路频率特性围线，简称：环频围线。采用环频围线判断动态系统的稳定性：当角频率ω：-∞→0--→0→0++→+∞变化时，在复平面上若环频围线Θ(0++jω)逆时针围绕(1，j0)点的圈数与环路传递函数Θ(s)的正实部极点数相等则系统稳定，若不等则系统不稳定。单闭环静态系统的稳定性判断：当环路放大倍数Θ＜1时系统稳定，当环路放大倍数Θ≥1时系统不稳定；其中：当环路放大倍数Θ＞1时系统发散，当环路放大倍数Θ＝1且无输入时系统僵持，当环路放大倍数Θ＝1且有输入时系统发散。环路放大倍数Θ＜0为负反馈，环路放大倍数Θ＝0为无反馈，环路放大倍数Θ＞0为正反馈，其中：环路放大倍数0＜Θ＜1为弱正反馈，环路放大倍数Θ＝1为临界正反馈，环路放大倍数Θ＞1为强正反馈。也就是当单闭环静态系统为负反馈、无反馈或弱正反馈时系统稳定，当单闭环静态系统为临界正反馈或强正反馈时系统不稳定，其中：无输入临界正反馈系统僵持、有输入临界正反馈系统发散、强正反馈系统发散。含有静态内环的嵌套复合多闭环系统：当系统含有环路放大倍数尚未确定的静态内环时可在静态内环的前向通道中置入一个时间常数极短的惯性环节，然后再按动态系统进行化简、运算及稳定性判断。稳定的静态内环可以等效为一个放大倍数为常数的比例环节，而不稳定的静态内环不能等效为放大倍数为常数的比例环节，不稳定的静态内环需要在其前向通道中置入一个时间常数极短的惯性环节然后再进行系统化简、运算及稳定性判断等操作。系统或环节的自然对数频率特性是频率特性的自然对数函数，自然对数频率特性也是角频率的复变函数，环路频率特性的自然对数频率特性为：NR(ω)+jNI(ω)＝N(jω)＝ln[Θ(jω)]反过来，系统或环节的频率特性是自然对数频率特性的自然指数函数，环路频率特性为：自然对数频率特性的实部为自然增益频率特性，自然增益频率特性是角频率的实变函数：NR(ω)＝Re[N(jω)]＝ln[ΘM(ω)]自然对数频率特性的虚部为自然相角频率特性，自然相角频率特性是角频率的实变函数：NI(ω)＝Im[N(jω)]＝ΘV(ω)角频率ω的自然对数δ称为自然飘频：δ＝ln(ω)反过来，角频率ω是自然飘频δ作为自然指数的函数：ω＝eδ系统或环节的自然飘频特性是以自然飘频为自变量的自然对数频率特性，亦为以自然飘频为自变量的频率特性的自然对数函数，自然飘频特性是自然飘频的复变函数：自然飘频特性的实部即为自然增益飘频特性，亦是以自然飘频为自变量的自然对数频率特性的实部，即以自然飘频为自变量的自然增益频率特性，自然增益飘频特性是自然飘频的实变函数：自然飘频特性的虚部即为自然相角飘频特性，亦是以自然飘频为自变量的自然对数频率特性的虚部，即以自然飘频为自变量的自然相角频率特性，自然相角飘频特性是自然飘频的实变函数：角频率ω的常用对数ρ称为普通飘频或常用飘频：ρ＝lg(ω)反过来，角频率ω是普通飘频或常用飘频ρ作为常用指数的函数：ω＝10ρ系统或环节的基础飘频特性是以普通飘频为自变量的自然对数频率特性，亦为以普通飘频为自变量的频率特性的自然对数函数，基础飘频特性是普通飘频的复变函数：基础飘频特性的实部即为基础增益飘频特性，亦是以普通飘频为自变量的自然对数频率特性的实部，即以普通飘频为自变量的自然增益频率特性，基础增益飘频特性是普通飘频的实变函数：基础飘频特性的虚部即为基础相角飘频特性，亦是以普通飘频为自变量的自然对数频率特性的虚部，即以普通飘频为自变量的自然相角频率特性，基础相角飘频特性是普通飘频的实变函数：系统或环节的常用增益频率特性为频率特性模的常用对数函数乘以20，常用增益频率特性是角频率的实变函数：LR(ω)＝20lg|Θ(jω)|系统或环节的常用相角频率特性为频率特性的辐角，常用相角频率特性也是角频率的实变函数：LI(ω)＝arg[Θ(jω)]系统或环节的常用对数频率特性是以常用增益频率特性为实部、以常用相角频率特性为虚部构成的复变函数，常用对数频率特性是角频率的复变函数：L(jω)＝LR(ω)+jLI(ω)＝20lg|Θ(jω)|+jarg[Θ(jω)]常用增益飘频特性是以常用飘频为自变量的常用增益频率特性，即以常用飘频为自变量的频率特性模的常用对数函数乘以20，常用增益飘频特性是常用飘频的实变函数：lR(ρ)＝LR(10ρ)＝20lg|Θ(j10ρ)|常用相角飘频特性是以常用飘频为自变量的常用相角频率特性，即以常用飘频为自变量的频率特性的辐角，常用相角飘频特性是常用飘频的实变函数：系统或环节的常用飘频特性是以常用增益飘频特性为实部、以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双闭环运算电路，有一个同相信号输入端、一个反相信号输入端和一个信号输出端；其特征在于：双闭环运算电路由运算放大器和阻抗或导纳构成，运算放大器的同相输入端通过阻抗或导纳接双闭环运算电路的同相信号输入端、并通过另一个阻抗或导纳接运算放大器的输出端，运算放大器的反相输入端通过阻抗或导纳接双闭环运算电路的反相信号输入端、并通过另一个阻抗或导纳接运算放大器的输出端，运算放大器的输出端接为双闭环运算电路的信号输出端。

【技术特征摘要】
1.一种双闭环运算电路，有一个同相信号输入端、一个反相信号输入端和一个信号输出端；其特征在于：双闭环运算电路由运算放大器和阻抗或导纳构成，运算放大器的同相输入端通过阻抗或导纳接双闭环运算电路的同相信号输入端、并通过另一个阻抗或导纳接运算放大器的输出端，运算放大器的反相输入端通过阻抗或导纳接双闭环运算电路的反相信号输入端、并通过另一个阻抗或导纳接运算放大器的输出端，运算放大器的输出端接为双闭环运算电路的信号输出端。2.按权利要求1所述的双闭环运算电路，其特征在于：所述双闭环运算电路的运算放大器的同相输入端再通过一个阻抗或导纳接地、运算放大器的反相输入端也再通过一个阻抗或导纳接地。3.按权利要求1或2所述的双闭环运算电路，其特征在于：所述双闭环运算电路的阻抗或导纳为电阻或电导，或为由电感或电容或电感电容构成的电抗，或为由电阻或电导与电感或电容或电感电容构成的复阻抗或复导纳。4.一种包含权利要求1或2所述的双闭环运算电路的多输入双闭环运算电路，有两个或两个以上同相信号输入端、两个或两个以上反相信号输入端和一个信号输出端；其特征在于：所述双闭环运算电路的同相信号输入端作为多输入双闭环运算电路的首个同相信号输入端，双闭环运算电路的反相信号输入端作为多输入双闭环运算电路的...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱明，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：上海,31