第6章ch1基本运算电路汇编.ppt

6.1???基本运算电路 * * 广东水利电力职业技术学院电力系 WXH 第6章 模拟信号运算与处理电路 本章主要介绍了集成运放的基本应用。 在各种运算电路中，要求输出和输入的模拟信号之间实现一定的数学运算关系，因此，运算放大电路中的集成运放必须工作在线性区。在定量分析时，始终将理想运放工作在线性区时的两个特点，即“虚短”和“虚断”作为基本的出发点。 下面将要讨论的基本运算有：比例、加、减、积分和微分等运算。 6.1.1 比例运算电路 输出电压与输入电压之间存在比例关系，即电路可实现比例运算。 比例运算电路有三种： 反相输入、同相输入、差分输入比例电路。 u0=kui k称为比例系数，这个比例系数可以是正值，也可以 是负值，决定于输入电压的接法。 1.?反相比例运算电路 电路组成如右图所示 集成运放的同相输入端和反向输入端，实际上是运放内部输入级差动放大电路中两个三极管的基极，为了使差动放大电路的参数保持平衡对称，应使两个差分对管基极对地的电阻相等，以免静态基流流过这两个基极电阻时，在输入端产生一个附加的偏差电压， ∴ R2 = R1||RF 称R2 为平衡电阻。静态时，使输入级偏流平衡，并让输入级的偏置电流在运放两个输入端的外接电阻上产生相等的压降，以便消除放大器的偏置电流及其漂移影响。 结论： a. 输出电压与输入电压的幅值成正比，实现了比例运算。由于输入电压加在运放的反相输入端，故u0和uI的极性相反。 b.? |Auf| 决定于电路中外接的反馈电阻 RF 与输入电阻 R1 之比，而与运放本身的参数无关。（这由深度负反馈放大电路的特点决定的） 只 要选用比较稳定的精密电阻，即可实现比较准确的比例运算。 c. |Auf| 1 |Auf| 1 当RF = R1 时，Auf =-1 称单位增益倒相器。 图6.1 反相输入比例运算电路 根据虚断 i-= i+ ?0 根据虚短 U－?U＋ =0 由图有 ii? if, 即 可求得电压放大倍数为 *（1） 输入电阻 由于集成运放的反相输入端U-≈0，这种现象称为“虚地”。 *（2） 输入电阻 反相比例电路的输入电阻等于R1 ，则 Rif = R1 可见，反相比例电路的输入电阻不高 * （3） 共模输入电压 由于“虚地”的特点，反相比例电路中集成运放的同相输入端和反相输入端电压均基本上等于零。也就是说，集成运放承受的共模输入电压很低。因此反相比例电路选择运放时对KCMR 、最大共模输入电压UICM不必提出很高的要求。 讨论 例1： 在下图电路中，若已知R1＝10kΩ, Rf＝500kΩ,求电压放大倍数Auf，输入电阻Rif ，平衡电阻R2。 解： 2．同相输入比例电路 同相输入比例运算电路有输入电阻高的特点，但输入共模信号电压高，对集成运放的共模抑制比KCMR和最大共模输入信号UICM要求也高，这一点在选用运放芯片时要加以注意。 同相输入比例运算电路与反相比例运算电路的区别是输入信号从同相端输入。 　　根据“虚短”和“虚断”的特点，可知 i+ = i- = 0； 又 u- = u+ = ui 得： 当 Rf = 0 或 R1 = ? 时，Auf = 1， uo = ui 。 所以 所以 （b）电压跟随器 （a）同相输入比例运算电路 3. 差动输入比例电路 （减法电路） 在理想条件下，由于“虚断”，i+ = i- =0，利用叠加原理可得： 由于“虚短”， u－= u＋ ，所以： Rif = 2R1 当R1= R2 , RF= R3时，整理上式，可得 由于 电压放大倍数 差模输入电阻 结论: 输出电压uO与差模输入电压(uI1-uI2)的幅值成正比,故能够实现比例运算。而Auf只决定于外接电阻RF与R1的比值,而与集成运放本身的参数无关。 求和电路的输出电压决定于输入电压相加的结果。即电路能够实现求和运算，其一般表达式为: u0=K1uI1+ K2uI2+…+ KnuIn 求和电路可在比例电路基础上加以扩展而得到。 方式: 反相输入或同相输入 6.