運(yùn)算電路的基本定義和運(yùn)算電路經(jīng)典基本電路圖
運(yùn)算電路
集成運(yùn)放是一個(gè)已經(jīng)裝配好的高增益直接耦合放大器,加接反饋網(wǎng)絡(luò)以后,就組成了運(yùn)算電路特點(diǎn) 運(yùn)算電路的輸入輸出關(guān)系,僅僅決定于反饋網(wǎng)絡(luò);因此只要選取適當(dāng)?shù)姆答伨W(wǎng)絡(luò),就可以實(shí)現(xiàn)所需要的運(yùn)算功能,如比例、加減、乘除、微積分、對(duì)數(shù)等。2 這樣的運(yùn)算電路,被廣泛地應(yīng)用于對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行 各種數(shù)學(xué)處理,稱之為模擬運(yùn)算電路。3 模擬運(yùn)算電路通常表現(xiàn)輸入/輸出電壓之間的函數(shù)關(guān)系
運(yùn)算電路經(jīng)典基本電路圖
(1)反相比例運(yùn)算電路
電路如下圖所示,其中電阻R引入反相輸入信號(hào)Ui,電阻Rf引入深度負(fù)反饋,使運(yùn)放工作于線性區(qū),根據(jù)前述的兩個(gè)分析依據(jù),很容易可以推出:
Up = Un = 0V(即同相和反相輸入端皆為虛地)
Au = Uo / Ui = - Rf / R
由式可知為反相比例運(yùn)算電路,
若Rf = R,則Au =-1,即為反相器。
(2)同相比例運(yùn)算電路
電路如上圖所示,圖中電阻R’引入同相輸入信號(hào)Ui,電阻Rf引入深度負(fù)反饋,使運(yùn)放工作于線性區(qū),根據(jù)前述的兩個(gè)分析依據(jù),很容易可以推出
Up = Un = Ui
Au = Uo / Ui = 1+ Rf / R
由式可知為同相比例運(yùn)算電路。若Rf =0或 R= ∞,則Au =1,即為電壓跟隨器。參見下圖『電壓跟隨器』
(3)反相求和運(yùn)算電路
如果在反相輸入端增加若干輸入電路
(如下圖所示),則構(gòu)成反相求和(加法)運(yùn)算電路。同樣容易得出,當(dāng)R1 = R2 = R3 = Rf時(shí),Uo = -(Ui1+Ui2+Ui3)
(4)同相求和運(yùn)算電路
如果在同相輸入端增加若干輸入電路(如左圖所示),則構(gòu)成同相求和運(yùn)算電路。
容易得出,分析此電路時(shí)可先運(yùn)用節(jié)點(diǎn)電壓法求出Up,則Uo = (1+Rf / R) x Up。
(5)差分比例運(yùn)算電路
如果在同相和反相輸入端分別加上輸入信號(hào)(如左圖所示),則構(gòu)成差分比例運(yùn)算電路。
分析此電路可得,Uo = (Ui2- Ui1) x Rf / R。
若使Rf = R,則Uo = Ui2 -Ui1,即為減法運(yùn)算。
(6)積分運(yùn)算電路
與反相比例運(yùn)算電路相比,用電容C代替電阻Rf作為負(fù)反饋元件(如左圖所示),就成為積分運(yùn)算電路。
容易得出,Uo = -1/(RC)&TImes;∫Ui dt, 其中RC為積分時(shí)間常數(shù)。