运算电路
集成运放是一个已经装配好的高增益直接耦合放大器,加接反馈网络以后,就组成了运算电路特点 运算电路的输入输出关系,仅仅决定于反馈网络;因此只要选取适当的反馈网络,就可以实现所需要的运算功能,如比例、加减、乘除、微积分、对数等。2 这样的运算电路,被广泛地应用于对模拟信号进行 各种数学处理,称之为模拟运算电路。3 模拟运算电路通常表现输入/输出电压之间的函数关系
运算电路经典基本电路图
(1)反相比例运算电路
电路如下图所示,其中电阻R引入反相输入信号Ui,电阻Rf引入深度负反馈,使运放工作于线性区,根据前述的两个分析依据,很容易可以推出:
Up = Un = 0V(即同相和反相输入端皆为虚地)
Au = Uo / Ui = - Rf / R
由式可知为反相比例运算电路,
若Rf = R,则Au =-1,即为反相器。
(2)同相比例运算电路
电路如上图所示,图中电阻R’引入同相输入信号Ui,电阻Rf引入深度负反馈,使运放工作于线性区,根据前述的两个分析依据,很容易可以推出
Up = Un = Ui
Au = Uo / Ui = 1+ Rf / R
由式可知为同相比例运算电路。若Rf =0或 R= ∞,则Au =1,即为电压跟随器。参见下图『电压跟随器』
(3)反相求和运算电路
如果在反相输入端增加若干输入电路
(如下图所示),则构成反相求和(加法)运算电路。同样容易得出,当R1 = R2 = R3 = Rf时,Uo = -(Ui1+Ui2+Ui3)
(4)同相求和运算电路
如果在同相输入端增加若干输入电路(如左图所示),则构成同相求和运算电路。
容易得出,分析此电路时可先运用节点电压法求出Up,则Uo = (1+Rf / R) x Up。
(5)差分比例运算电路
如果在同相和反相输入端分别加上输入信号(如左图所示),则构成差分比例运算电路。
分析此电路可得,Uo = (Ui2- Ui1) x Rf / R。
若使Rf = R,则Uo = Ui2 -Ui1,即为减法运算。
(6)积分运算电路
与反相比例运算电路相比,用电容C代替电阻Rf作为负反馈元件(如左图所示),就成为积分运算电路。
容易得出,Uo = -1/(RC)&TImes;∫Ui dt, 其中RC为积分时间常数。
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