模拟电子技术课件 项目4.ppt

(2) 利用差分电路实现减法运算 差动直流放大器可用来放大差模信号，抑制共模信号，或做减法运算。 电路图4-4-7是用差分电路来实现减法运算的。外加输入信号ui1和ui2分别通过电阻加在运放的反相输入端和同相输入端，故称为差动输入方式。其电路参数对称，即 R1∥Rf＝R2∥R3，以保证运放输入端保持平衡工作状态。 由电路可以判断出：对于 输入信号ui1，引入了电压并联 负反馈；对于输入信号ui2，引 入了电压串联负反馈。所以运 放工作在线性区，利用迭加原 理，对其分析如下。 图4-4-7差分电路来实现减法运算 设ui1单独作用时输出电压为uo1，此时应令ui2＝０，电路为反相比例放大电路 设ui2单独作用时输出电压为uo2，此时应令ui1＝０，电路为同相例放大电路 所以，当ui1、ui2同时作用于电路时 ＝ （4-42） 当 R1＝R2 ,Rf＝R3时 （4-43） 由（4-41）式可以看出，输出电压与输入电压的差值成比例。 当R1＝Rf时，uo＝ui2－ui1 ,实现了两个信号的减法运算. 4.积分、微分运算电路 在自动控制系统中，常用积分运算电路和微分运算电路作为调节环节。此外，积分运算电路还用于延时、定时和非正弦波发生电路之中。 (1) 积分运算电路 积分运算电路如图4-4-8所 示，输入信号ui通过电阻Ｒ接 至反相输入端，电容Ｃ为反馈 元件。 图4-4-8 积分运算电路 根据虚断、虚短 i＋＝i－＝0, u+=u－; 由于同相输入端通过R1接地，所以运放的反相输入端为“虚地” u+=u－＝0 电容Ｃ上流过的电流等于电阻R1中的电流 输出电压与电容电压的关系为 则有 且电容电压等于 的积分 故 （4-44） 由式（4-44）可知uo为ui对时间的积分，负号表示它们在相位上是相反的。其比例常数取决于电路的积分时间常数τ＝RC。 若在时间t1-t2内积分，则应考虑uo的初始值uo（t1），那么输出电压为 （4-45） 图4-4-9 不同输入情况下的积分电路电压波形 当ui为常量时Ui时，则 式（4-46）表明，只要集成运放工作在线性区，uo与ui就成线性关系。 （4-46） 图4-4-10 例4-11图 例4－11 电路如图4.4.7所示。已知R＝50KΩ，C＝0.01μF，t＝0时，电容两端的电压为0，输入电压为方波，如图4.4.9（a）所示幅值为，频率500Hz，画出输出电压uo的波形。 解：由已知条件可知，ui＝2V和ui＝－2V的时间相等，因而uo为三角波。 从t0＝0到t1＝1ms，由于ui＝2V，uo线性下降，其终值为 ＝＝－4V 从t1＝1ms到t2＝2ms，由于ui=－2V，uo线性上升， 因为 t2－t1＝t1－t0 故当 t1 ＝t2时uo＝0。uo的波形如图4-4-10（b）。 ＝ (2) 微分运算电路 微分运算电路如图4.4.10所示，由于微分与积分互为逆运算，所以只要将积分器的电阻与电容位置互换即可。图中R1为平衡电阻，取R1＝R 。 图4-4-10 微分运算电路 根据虚断、虚短和虚地原则 可得 uc=ui 且 ＝ 则输出电压 （4-47） 式（4-47）说明输出电压是输入电压对时间的微分。 图4-4-11 微分运算为矩形波时的波形 在微分运算电路的输入端若加正弦电压则输出为余弦波，实现了函数的变换，或者说实现了对输入电压的移相；若加矩形波，则输出为尖脉冲， 如图4.4.11所示 。与积分器类似，由集成运放构成的微分器的运算精度，远远高于由Ｒ、Ｃ元件组成的简单微分电路。 4.4.2集成运放的非线性应用 集成运放处于非线性工作状态时的电路称为非线性应用电路。这种电路经常被用于信