6.1基本运算电路.ppt

1、 6.1基本运算电路基本运算电路 6.1.3 微分与积分运算电路微分与积分运算电路 6.1.2 加减运算电路加减运算电路6.1.1 比例运算电路比例运算电路6.1.1 比例运算电路比例运算电路一、反相比例运算电路一、反相比例运算电路平衡电阻平衡电阻RP=R1/R F特点：特点：2.运放输入端虚地；运放输入端虚地；输入电阻较小。输入电阻较小。1.信号加至反相端，反相放大或缩小电压信号。信号加至反相端，反相放大或缩小电压信号。3.uIC=0，对，对 KCMR 的要求低。的要求低。R if =R1Rof 0二、同相比例运算电路二、同相比例运算电路平衡电阻平衡电阻RP=R1/R F特点：特点：2.输入

2、电阻很大。输入电阻很大。3.共模输入信号较大，对共模输入信号较大，对 KCMR 要求高。要求高。1.信号加至运放同相端，同相放大电压信号信号加至运放同相端，同相放大电压信号,2.放大倍数大于等于放大倍数大于等于1。Rif Rof 0二、同相比例运算电路二、同相比例运算电路 续续特例：特例：电压跟随器电压跟随器常用作缓冲器常用作缓冲器6.1.2 加减运算加减运算电路电路一、求和运算电路一、求和运算电路1.反相求和运算电路反相求和运算电路iF i1+i2+i3根据根据“虚短虚短”和和“虚断虚断”，可，可得得uN uP 0故得故得优点：调节方便。优点：调节方便。平衡电阻平衡电阻电路特点：电路特点：信

3、号均加至运放反相输入端信号均加至运放反相输入端分析：分析：2.同相求和运算电路同相求和运算电路根据同相端根据同相端“虚断虚断”，可得，可得电路特点：电路特点：信号均加至同相输入端信号均加至同相输入端分析：分析：调节不便。调节不便。平衡电阻平衡电阻可采用双联可调电阻。可采用双联可调电阻。则则二、减法运算电路二、减法运算电路利用叠加定理解题：利用叠加定理解题：令令uI2=0，得得电路特点：信号电路特点：信号分别加至分别加至反相端和同相端。反相端和同相端。分析：分析：平衡电阻平衡电阻二、减法运算电路二、减法运算电路利用叠加定理解题：利用叠加定理解题：令令uI2=0，得得令令uI1=0，得得电路特点：

4、两个输入电路特点：两个输入信号分别加至信号分别加至 运放反相和同相输入端运放反相和同相输入端分析：分析：二、减法运算电路二、减法运算电路利用叠加定理解题：利用叠加定理解题：令令uI2=0，得得令令uI1=0，得得故故当满足当满足 R1=R2，RF=R3 时，时，电路特点：两个输入电路特点：两个输入信号分别加至信号分别加至 运放反相和同相输入端运放反相和同相输入端分析：分析：*三、加减运算电路三、加减运算电路电路特点：多个电路特点：多个信号加至信号加至 反相端和同相端。反相端和同相端。利用叠加定理解题：利用叠加定理解题：令令uI3=uI4=0，则得则得分析：分析：再令再令uI1=uI2=0，则得

5、则得故故例例例例6.1.16.1.1试设计一个运算电路，实现试设计一个运算电路，实现试设计一个运算电路，实现试设计一个运算电路，实现 u uOO=(4(4u uI1I1 +5+5u uI2I2)+8)+8u uI3 I3 ，规定规定规定规定 R RF F 取取取取 100k100k 。根据题意，可采用加减运算电路，如图所示，根据题意，可采用加减运算电路，如图所示，解：解：与题意相比较得与题意相比较得得得又根据输入直流电阻相等的要求，得又根据输入直流电阻相等的要求，得将将代入上式得代入上式得 由图得由图得6.1.3 微分与积分运算微分与积分运算电路电路一、微分运算电路一、微分运算电路分析：分析：

6、由反相端由反相端“虚地虚地”得得由反相端由反相端“虚断虚断”得得故故RFC1 为电路的时间常数为电路的时间常数 一、微分运算电路一、微分运算电路分析：分析：由反相端由反相端“虚地虚地”得得由反相端由反相端“虚断虚断”得得故故RFC1 为电路的时间常数为电路的时间常数 6.1.3 微分与积分运算微分与积分运算电路电路uItOuOtO分析：分析：二、积分运算电路二、积分运算电路由反相端由反相端“虚地虚地”得得由反相端由反相端“虚断虚断”得得故故当当 uI=UI 时，时，设设 uC(0)=0，则则R1CF 为电路的时间常数为电路的时间常数 例例6.1.2积分电路及输入波形如下，运放最大输出电压为积分

7、电路及输入波形如下，运放最大输出电压为积分电路及输入波形如下，运放最大输出电压为积分电路及输入波形如下，运放最大输出电压为 10V10V，t t=0=0 时电容电压为零，试画出输出电压波形。时电容电压为零，试画出输出电压波形。时电容电压为零，试画出输出电压波形。时电容电压为零，试画出输出电压波形。首先求出首先求出 =R1CF ，然后分段研究，然后分段研究分析：分析：积分电路及输入波形如下，运放最大输出电压为积分电路及输入波形如下，运放最大输出电压为积分电路及输入波形如下，运放最大输出电压为积分电路及输入波形如下，运放最大输出电压为 10V10V，t t=0=0 时电容电压为零，试画出输出电压波

8、形。时电容电压为零，试画出输出电压波形。时电容电压为零，试画出输出电压波形。时电容电压为零，试画出输出电压波形。例例6.1.2 =R1CF=0.1 ms解：解：在在 00.1ms 时间段内，时间段内，负峰值未达运放的负饱和电压负峰值未达运放的负饱和电压负峰值未达运放的负饱和电压负峰值未达运放的负饱和电压-10V10V，所以能正常线性积分，所以能正常线性积分，所以能正常线性积分，所以能正常线性积分积分电路及输入波形如下，运放最大输出电压为积分电路及输入波形如下，运放最大输出电压为积分电路及输入波形如下，运放最大输出电压为积分电路及输入波形如下，运放最大输出电压为 10V10V，t t=0=0 时

9、电容电压为零，试画出输出电压波形。时电容电压为零，试画出输出电压波形。时电容电压为零，试画出输出电压波形。时电容电压为零，试画出输出电压波形。例例6.1.2解续：解续：在在 0.10.3ms 时间段内时间段内正峰值未达运放的正饱和电压正峰值未达运放的正饱和电压正峰值未达运放的正饱和电压正峰值未达运放的正饱和电压10V10V，所以仍正常线性积分，所以仍正常线性积分，所以仍正常线性积分，所以仍正常线性积分积分电路及输入波形如下，运放最大输出电压为积分电路及输入波形如下，运放最大输出电压为积分电路及输入波形如下，运放最大输出电压为积分电路及输入波形如下，运放最大输出电压为 10V10V，t t=0=

10、0 时电容电压为零，试画出输出电压波形。时电容电压为零，试画出输出电压波形。时电容电压为零，试画出输出电压波形。时电容电压为零，试画出输出电压波形。例例6.1.2解续：解续：在在 0.30.5ms 时间段内时间段内由周期性，可画出输出电压波形如图所示。由周期性，可画出输出电压波形如图所示。积分电路及输入波形如下，运放最大输出电压为积分电路及输入波形如下，运放最大输出电压为积分电路及输入波形如下，运放最大输出电压为积分电路及输入波形如下，运放最大输出电压为 10V10V，t t=0=0 时电容电压为零，试画出输出电压波形。时电容电压为零，试画出输出电压波形。时电容电压为零，试画出输出电压波形。时

11、电容电压为零，试画出输出电压波形。例例6.1.2解续：解续：在在 0.30.5ms 时间段内时间段内由周期性，可画出输出电压波形如图所示。由周期性，可画出输出电压波形如图所示。补充例补充例图（图（图（图（a a）、（）、（）、（）、（b b）分别为对数、反对数（又称指数）运算）分别为对数、反对数（又称指数）运算）分别为对数、反对数（又称指数）运算）分别为对数、反对数（又称指数）运算电路，试分别推导其输出电压与输入电压的关系式。电路，试分别推导其输出电压与输入电压的关系式。电路，试分别推导其输出电压与输入电压的关系式。电路，试分别推导其输出电压与输入电压的关系式。解：解：图（图（a）中构成深度负

12、反馈。）中构成深度负反馈。补充例补充例由运放反相端虚断和虚地得由运放反相端虚断和虚地得由运放反相端虚断和虚地得由运放反相端虚断和虚地得iid 图（图（图（图（a a）、（）、（）、（）、（b b）分别为对数、反对数（又称指数）运算）分别为对数、反对数（又称指数）运算）分别为对数、反对数（又称指数）运算）分别为对数、反对数（又称指数）运算电路，试分别推导其输出电压与输入电压的关系式。电路，试分别推导其输出电压与输入电压的关系式。电路，试分别推导其输出电压与输入电压的关系式。电路，试分别推导其输出电压与输入电压的关系式。解续：解续：补充例补充例补充例补充例图（图（a）中构成深度负反馈。）中构成深度

13、负反馈。由运放反相端虚断和虚地得由运放反相端虚断和虚地得1.运算电路必须引入负反馈，以保证集成运放工作于线性区。运算电路必须引入负反馈，以保证集成运放工作于线性区。2.为了保证运算精度，要求集成运放具有理想特性，即要为了保证运算精度，要求集成运放具有理想特性，即要3.求其求其Aud、Rid、Ro0、KCMR、失调及其温、失调及其温4.漂为零等；其次要求反馈网络、辅助电路的元件值有较漂为零等；其次要求反馈网络、辅助电路的元件值有较5.高精度。高精度。小结2.分析运算电路的关键是抓住集成运放输入端分析运算电路的关键是抓住集成运放输入端“虚短虚短”和和“虚虚3.断断”的特点，进行电路分析，从而求得运

14、算关系。的特点，进行电路分析，从而求得运算关系。这也这也是是4.分析运放构成的其它线性应用电路的基本方法，读者应分析运放构成的其它线性应用电路的基本方法，读者应5.通过多练习，熟练掌握这种方法。通过多练习，熟练掌握这种方法。3.理想运放输出电阻为零，故运放带负载后运算关系不变。理想运放输出电阻为零，故运放带负载后运算关系不变。6.1 复习要点复习要点 主要要求：主要要求：基本运算电路的分析方法基本运算电路的分析方法 重点：重点：理解基本运算电路的组成理解基本运算电路的组成和和特点，掌握特点，掌握基本运算基本运算电路的电路的分析方法分析方法。作业：作业：建议自学附录：建议自学附录：集成运算放大器使用知识集成运算放大器使用知识