運(yùn)算電路

8.7.1比例運(yùn)算電路

將輸入信號(hào)按比例放大的電路，按輸入信號(hào)加在不同的輸入端分為：反相比例運(yùn)算、同相比例運(yùn)算、差動(dòng)比例運(yùn)算。1、反相比例運(yùn)算電路輸入信號(hào)加在反相輸入端電壓并聯(lián)負(fù)反饋運(yùn)放工作在線性區(qū)，滿足“虛短”和“虛斷”。因?yàn)樘摱糖姨摰兀篣-=U+=0

虛斷：I-=I+=0集成運(yùn)放不是理想的，所以要求從兩個(gè)輸入端向外看的等效電阻相等，稱為平衡條件，在同相端應(yīng)接入R′，R′=R1∥Rf作為一個(gè)負(fù)反饋放大器,其閉環(huán)增益、輸入電阻、輸出電阻分別為特點(diǎn)：

①由于反相比例電路存在虛地，即

U-=U+=0，所以它的共模輸入電壓為零。因此對集成運(yùn)放的共模抑制比要求低。

②輸入電阻低，ri=R1。所以對輸入信號(hào)的負(fù)載能力有一定的要求。2、同相比例運(yùn)算電路電壓串聯(lián)負(fù)反饋輸入信號(hào)加在同相輸入端虛短但不虛地：U-=U+=Ui

虛斷：I-=I+=0平衡條件，R′=R1∥Rf同相比例電路具有如下特點(diǎn)：

①輸入電阻很高，可高達(dá)1000MΩ以上。

②由于U-=U+=Ui，即共模輸入信號(hào)為Ui，因此，對集成運(yùn)放的共模抑制比要求高。這是它的主要缺點(diǎn)。當(dāng)R1=∞或Rf=0時(shí)，則Uo=Ui，即組成電壓射極輸出器。(a)中

Rf具有限流保護(hù)作用,R′=Rf,以滿足平衡條件3、差動(dòng)比例運(yùn)算電路輸入信號(hào)

,

分別加至反相輸入端和同相輸入端疊加原理：若滿足平衡條件R1∥Rf1=R2∥Rf2，則若滿足對稱條件

R1=R2,Rf1=Rf28.7.2和、差電路1.反相求和電路R′=R1∥R2∥R3∥Rf虛短且虛地：U-=U+=0

虛斷：I-=I+=0反相求和電路便于調(diào)整，調(diào)整某一路的輸入電阻，改變該路的比例關(guān)系，而不影響其它路的比例關(guān)系，用得較為廣泛。例：求如果Rf=100kΩ,則只要選取2.同相求和電路U-≈U+I-=I+=0若滿足平衡條件：該式必須在R′=R″的前提下才成立。當(dāng)改變某一路的電阻時(shí)，必須改變其它路電阻，以滿足平衡條件，所以調(diào)節(jié)遠(yuǎn)不如反相求和電路方便。同時(shí)，同相求和電路的共模輸入信號(hào)大，故同相求和電路遠(yuǎn)不如反相求和電路用得廣泛。

3.和差電路

由疊加原理,電路對

,

進(jìn)行反相求和，而對

,

進(jìn)行同相求和，然后進(jìn)行疊加即得和差結(jié)果?？紤]

,

時(shí)，將

,接地考慮

,

時(shí)，將

,接地R′=R3∥R4,R″=R1∥R2∥Rf

若滿足平衡條件R′=R″，則該電路只用一只集成運(yùn)放，故成本低，但電阻計(jì)算和電路調(diào)整均不方便。為此常用兩極集成運(yùn)放組成和差電路。理想運(yùn)放的輸出電阻為零,輸出電壓Uo不受負(fù)載的影響。多級理想運(yùn)放相連時(shí),后級對前級的輸出電壓Uo不產(chǎn)生影響。

兩級集成運(yùn)放組成和差電路時(shí)，均采用反相求和電路，均存在虛地，共模輸入信號(hào)均為零，所以對集成運(yùn)放共模抑制比要求低，且電阻計(jì)算十分方便，電路調(diào)整容易。因此兩級集成運(yùn)放的和差電路比單級和差電路應(yīng)用更為廣泛。8.7.3積分差電路和微分電路1.積分電路

輸出電壓與輸入電壓成積分關(guān)系，它可實(shí)現(xiàn)積分運(yùn)算及產(chǎn)生三角波等。

利用電容器上電壓與流過電容的電流關(guān)系：因?yàn)椤?”端虛地：當(dāng)uC(0)=0時(shí)：輸出uo是輸入ui對時(shí)間的積分。若輸入電壓是階躍電壓，在一段時(shí)間內(nèi)，E對電容恒流充電，充電電流為E/R

當(dāng)uo到集成運(yùn)放反向飽和電壓UoL時(shí)，集成運(yùn)放進(jìn)入非線性工作狀態(tài)，uo=UoL保持不變，積分停止。若輸入為方波：在t1~t2期間，電容充電當(dāng)t1=t2時(shí)，uo=-Um。得三角波輸出，當(dāng)t1≠t2時(shí)，uo=-Um，得到鋸齒波。在0~t1期間，電容放電2.微分電路微分是積分的逆運(yùn)算“-”端是虛地,8.7.4對數(shù)和指數(shù)運(yùn)算電路1.對數(shù)運(yùn)算電路輸出電壓是輸入電壓的對數(shù)函數(shù)。二極管的電流與它兩端的電壓當(dāng)Ud>>UT時(shí)將反相比例電路中的Rf用二極管或三極管代替，即可組成對數(shù)運(yùn)算電路。當(dāng)二極管正向?qū)〞r(shí)由于“-”端是虛地，所以運(yùn)算精度受溫度影響較大2.指數(shù)運(yùn)算電路

指數(shù)運(yùn)算是對數(shù)運(yùn)算的逆運(yùn)算。將對數(shù)運(yùn)算電路中的二極管VD和電阻R對換即得指數(shù)運(yùn)算電路利用“虛地”，ui=uD,設(shè)

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