基本運(yùn)算電路

1、第五章 信號(hào)的運(yùn)算和處理5.15.1 集成運(yùn)放組成的運(yùn)算電路一、概述一、概述二、比例運(yùn)算電路二、比例運(yùn)算電路三、加減運(yùn)算電路三、加減運(yùn)算電路四、積分運(yùn)算電路和微分運(yùn)算電路四、積分運(yùn)算電路和微分運(yùn)算電路一、概述 Aod、 、 rid 、 、fH 均均為為無無窮窮大，大，ro、失、失調(diào)電壓調(diào)電壓及其溫漂、失及其溫漂、失調(diào)調(diào)電電流及其溫漂、噪聲均流及其溫漂、噪聲均為為0。 。 因因?yàn)闉閡O為為有限有限值值， ， Aod，所，所以以 uNuP0，即，即 uNuP虛短路虛短路因因?yàn)闉閞id，所以，所以 iNiP0虛斷路虛斷路電電路特征：引入路特征：引入電壓負(fù)電壓負(fù)反反饋饋。 。無源網(wǎng)無源網(wǎng)絡(luò)絡(luò)2. 集成

2、運(yùn)放的線性工作區(qū): : uOAod(uP uN)1. 理想運(yùn)放的參數(shù)特點(diǎn)二、比例運(yùn)算電路+_iN=iP=0， ，uN=uP=0虛地虛地在在節(jié)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)N： ：RuiiRIFIffFOuRRRiu1. 反相輸入 R = R / RF“ “虛斷虛斷” ”“ “虛短虛短” ”由由 iR = iF ， ，得得uI- uNR=uN- uoRFIFIofRRuuAu 反相反相輸輸入端入端“ “虛地虛地” ”， ，電電路的路的輸輸入入電電阻阻為為Rif = Ruo= -RFRuI引入引入深度深度電壓電壓并并聯(lián)負(fù)聯(lián)負(fù)反反饋饋， ，電電路的路的輸輸出出電電阻阻為為R0f =0IfONfOIPN)1 ()1 (uRR

3、uuRRuuuu2. 同相輸入* R = R / RFi+ = i- - = 0又又 uN N = uP = u uN=RR+RFuORR+RFuO= uIAuf=uOuI=1+RFR得：得：由于由于該電該電路路為電壓為電壓串串聯(lián)負(fù)聯(lián)負(fù)反反饋饋，所以，所以輸輸入入電電阻很高。阻很高。uo=(1+RFR)uIIPNOuuuu同相輸入比例運(yùn)算電路的特例： ：電壓電壓跟隨器跟隨器Auf = 1三、加減運(yùn)算電路3I32I211I321FPN 0RuRuRuiiiiuuRRR)(3I32I211IffFORuRuRuRRiu方法一：節(jié)點(diǎn)電流法1. 反相求和1. 反相求和I33fI22fI11fO3O2O

4、1OuRRuRRuRRuuuu方法二：利用疊加原理 首先求解每個(gè)首先求解每個(gè)輸輸入信號(hào)入信號(hào)單單獨(dú)作用獨(dú)作用時(shí)時(shí)的的輸輸出出電壓電壓，然后將所，然后將所有有結(jié)結(jié)果相加，即得到所有果相加，即得到所有輸輸入信號(hào)同入信號(hào)同時(shí)時(shí)作用作用時(shí)時(shí)的的輸輸出出電壓電壓。 。uO2= -RfR2uI2uO3= -RfR3uI31I1fO1uRRu2. 同相求和 設(shè)設(shè) R R1 1 R R2 2 R R3 3 R R4 4 R R R Rf f利用疊加原理求解：利用疊加原理求解： 令令uI2= uI3=0，求，求uI1單單獨(dú)獨(dú)作用作用時(shí)時(shí)的的輸輸出出電壓電壓 在求解運(yùn)算在求解運(yùn)算電電路路時(shí)時(shí)， ，應(yīng)選擇應(yīng)選擇合適

5、的方法，使運(yùn)算合適的方法，使運(yùn)算結(jié)結(jié)果果簡單簡單明了，易于明了，易于計(jì)計(jì)算。算。uO1=(1+RfR)R2/R3/R4R1+R2/R3/R4uI1 同理可得，同理可得， uI2、 、 uI3單單獨(dú)作用獨(dú)作用時(shí)時(shí)的的uO2、 、 uO3，形式與，形式與uO1相同，相同， uO =uO1+uO2+uO3 。 。 物理意物理意義義清楚，清楚，計(jì)計(jì)算麻算麻煩煩！ 2. 同相求和 設(shè)設(shè) R R1 1 R R2 2 R R3 3 R R4 4 R R R Rf fff3I32I211IPfPfO)()1 (RRRuRuRuRRRRuRRu)(3I32I211IfORuRuRuRu與反相求和運(yùn)算與反相求和運(yùn)

6、算電電路路的的結(jié)結(jié)果差一果差一負(fù)負(fù)號(hào)號(hào)4321iiii4P3PI32PI21PI1RuRuuRuuRuuP43213I32I21I1)1111(uRRRRRuRuRuuP= RP(uI1R1+uI2R2+uI3R3) (RP= R1/R2/R3/R4)3. 加減運(yùn)算 利用求和運(yùn)算利用求和運(yùn)算電電路的分析路的分析結(jié)結(jié)果果)(2I21I14I43I3fORuRuRuRuRu設(shè)設(shè) R1 R2 Rf R3 R4 R5)(I1I2fOuuRRu若若R1 R2 Rf R3 R4 R5， ，uO?實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)了差分了差分放大放大電電路路四、積分運(yùn)算電路和微分運(yùn)算電路RuiiRCI)(d11O IO21tutuR

7、CutttuRCud1IO uO= -1RCuI(t2- t1)+uO(t1)tRuCuud1ICO1. 積分運(yùn)算電路“ “虛地虛地” ”， ，u = 0uO = uC“ “虛斷虛斷” ” iR = iC 移相移相利用積分運(yùn)算的基本關(guān)系實(shí)現(xiàn)不同的功能1) 輸輸入入為階躍為階躍信號(hào)信號(hào)時(shí)時(shí)的的輸輸出出電壓電壓波形？波形？2) 輸輸入入為為方波方波時(shí)時(shí)的的輸輸出出電壓電壓波形？波形？3) 輸輸入入為為正弦波正弦波時(shí)時(shí)的的輸輸出出電壓電壓波形？波形？線線性性積積分，延分，延時(shí)時(shí)波形波形變換變換2. 微分運(yùn)算電路tuRCRiutuCiiRCRddddIOI 為為了克服集成運(yùn)了克服集成運(yùn)放的阻塞放的阻塞現(xiàn)現(xiàn)象和自象和自激振激振蕩蕩， ，實(shí)實(shí)用用電電路路應(yīng)應(yīng)采取措施。采取措施。限制限制輸輸入入電電流流滯后滯后補(bǔ)償補(bǔ)償限制限制輸輸