模拟电子技术基础-安徽理工大学课件精编版

1、 12.1 求和运算电路 12.2 积分和微分运算电路 12.3 对数和指数运算电路 12.4 电压和电流转换电路 12.1 求和运算电路求和运算电路 12.1.1 反相输入求和电路反相输入求和电路 12.1.2 同相输入求和电路同相输入求和电路 12.1.3 双端输入求和电路双端输入求和电路 12.1.1 反相输入求和电路反相输入求和电路 在反相比例运算电路的基础上，增加一个在反相比例运算电路的基础上，增加一个 输入支路，就构成了反相输入求和电路，见图输入支路，就构成了反相输入求和电路，见图 12.01。此时两个输入信号电压产生的电流都。此时两个输入信号电压产生的电流都 流向流向Rf 。所以

2、输出是两输入信号的比例和。所以输出是两输入信号的比例和。 )( )( )( i2 2 f i1 1 f f 2 i2 1 i1 f2ii1o v R R v R R R R v R v Riiv 相之和。时，输出等于两输入反当 f21 RRR 图图12.01 反相求和运算电路反相求和运算电路 )( )( i2i1 i2 2 f i1 1 f o vv v R R v R R v 12.1.2 同相输入求和电路同相输入求和电路 在同相比例运算电路的基础上，增加一个输在同相比例运算电路的基础上，增加一个输 入支路，就构成了同相输入求和电路，如图入支路，就构成了同相输入求和电路，如图12.02 所示

3、。所示。 图图12.02 同相求和运算电路同相求和运算电路 因运放具有虚断因运放具有虚断 的特性，对运放同相的特性，对运放同相 输入端的电位可用叠输入端的电位可用叠 加原理求得加原理求得: R RR RRR vRR R R RRR vRR R R R RR RRR vRR RRR vRR v f 12 i21 2 2 21 i12 1 1 f 12 i21 21 i12 o ) /( ) /( ) /( ) /( ) /( ) /( ) /( ) /( R v R v R R R R R R RR v R R v R R v 2 i2 1 i1 f n p f ff i2 2 p i1 1 p

4、 o )( )( 由此可得出由此可得出 / / fn 21p RRR RRRR 式中 v v RRR vRR RRR vRR v ) /( ) /( ) /( ) /( 12 i21 21 i12 v RR R v o f 而 , i2i1o f21 np vvv RRR RR 时 当 ， 12.1.3 双端输入求和电路双端输入求和电路 双端输入也称差动输入，双端输入求和运双端输入也称差动输入，双端输入求和运 算电路如图算电路如图12.0312.03所示。其输出电压表达式的推所示。其输出电压表达式的推 导方法与同相输入运算电路相似导方法与同相输入运算电路相似。 图图12.03双端输入求和运算电

5、路双端输入求和运算电路 用叠加原理：当用叠加原理：当 vi1=vi2 =0时，求出时，求出vi3和和 vi4在输出端产生的电压在输出端产生的电压 分量分量vop。当。当vi3 = vi4 =0 时，求出时，求出vi1和和vi2 在输出在输出 端产生的分量端产生的分量von。 先求 op v 式中式中Rp=R3/R4/R , Rn=R1/R2/Rf ) / 1 ( ) /( ) /( ) / 1 ( ) /( ) /( 21 f 34 i43 21 f 43 i34 op RR R RRR vRR RR R RRR vRR v ) / 1 ( ) /( ) /( ) / 1 ( ) /( ) /

6、( 21 f 34 i43 4 4 21 f 43 i34 3 3 op RR R RRR vRR R R RR R RRR vRR R R v ) / 1 () / 1 ( 21 f i4 4 p 21 f i3 3 p RR R v R R RR R v R R )( / )/( i4 4 p i3 3 p f f 21 f21 v R R v R R R R RR RRR )( 4 i4 3 i3 n fp R v R v R RR 再求 on v i2 2 f i1 1 f on v R R v R R v )()( 2 i2 1 i1 f 4 i4 3 i3 n fp onopo R

7、 v R v R R v R v R RR vvv npf4321 RRRRRRRRR时，当 )( i2i1i4i3 f o vvvv R R v于是于是 例12.1: 求图求图12.04所示数据放大器的输出表所示数据放大器的输出表 达式，并分析达式，并分析R1的作用。的作用。 解：解：vs1和和vs2为为 差模输入信号，为此差模输入信号，为此vo1和和vo2也是也是 差模信号，差模信号，R1的中点为交流零电位。对的中点为交流零电位。对A3是双端是双端 输入放大电路。输入放大电路。 图12.04 数据放大器原理图 所以所以 )( 2 1 ( S1S2 1 2 o1o2o vv R R vvv

8、S2 1 2 2o S1 1 2 o1 ) 2/ 1 ( ) 2/ 1 ( v R R v v R R v 显然调节显然调节R1可以改变放大器的增益。产品数据放可以改变放大器的增益。产品数据放 大器，如大器，如AD624、 AD521等，等， R1有引线连出，同时有引线连出，同时 有一组有一组R1接成分压器形式，可选择连线接成多种的接成分压器形式，可选择连线接成多种的R1 阻值阻值 。 12.2 积分和微分运算电路积分和微分运算电路 12.2.1 12.2.1 积分运算电路积分运算电路 12.2.2 12.2.2 微分运算电路微分运算电路 12.2.1 积分运算电路积分运算电路 积分运算电路的

9、分析方法与求和电路差积分运算电路的分析方法与求和电路差 不多，反相积分运算电路如图不多，反相积分运算电路如图12.0512.05所示。所示。 图12.05 积分运算电路 ，于是根据虚地有 R v i i tv RC ti C vv d 1 d 1 i CCO 当输入信号是阶跃直流电压当输入信号是阶跃直流电压VI时，即时，即 t RC V tv RC vv I iCO d 1 图图 12.05 积分运算放大电路积分运算放大电路 （动画（动画12-1） 例例12.2:12.2:画出在给定画出在给定 输入波形作用下积分输入波形作用下积分 器的输出波形。器的输出波形。 (a) 阶跃输入信号阶跃输入信号

10、(b)方波输入信号方波输入信号 图图12.06 积分器的输入和输出波形积分器的输入和输出波形 图图12.0612.06给出了在阶跃输入和方波输入下给出了在阶跃输入和方波输入下 积分器的输出波形。积分器的输出波形。 这里要注意当输入信号在某一个时间段这里要注意当输入信号在某一个时间段 等于零时，积分器的输出是不变的，保持前等于零时，积分器的输出是不变的，保持前 一个时间段的最终数值。因为虚地的原因，一个时间段的最终数值。因为虚地的原因， 积分电阻积分电阻 R 两端无电位差，因此两端无电位差，因此 C 不能放不能放 电，故输出电压保持不变。电，故输出电压保持不变。 12.2.2 12.2.2 微分

11、运算电路微分运算电路 微分运算电路如图微分运算电路如图12.0712.07所示。所示。 t v RC t v RC RiRiv d d d d I C CRO 显然 图图 12.07 微分电路微分电路 12.3 12.3 对数和指数运算电路对数和指数运算电路 1212.3.1 .3.1 对数运算电路对数运算电路 12.3.2 12.3.2 指数运算电路指数运算电路 12.3.1 12.3.1 对数运算电路对数运算电路 图图 12.08 对数运算电路对数运算电路 对数运算电路见图对数运算电路见图12.08。由图可知。由图可知 DO vv DR ii TD/ SD e Vv Ii S I T S

12、D TO lnln RI v V I i Vv 12.3.2 12.3.2 指数运算电路指数运算电路 指数运算电路如图指数运算电路如图12.0912.09所示。所示。 T I 1 S / S DRO ln e TI V v RI RI RiRiv Vv 指数运算电路相当反对数运算电路。指数运算电路相当反对数运算电路。 图图 12.09 12.09 指数运算电路指数运算电路 12.4 12.4 电压和电流转换电路电压和电流转换电路 12.4.1 12.4.1 电流电流- -电压变换器电压变换器 12.4.2 12.4.2 电压电压- -电流变换器电流变换器 12.4.1 电流电流-电压变换器电压

13、变换器 图图12.10是电流是电流-电压变换器电压变换器。 由图可知：由图可知： fSO =Riv 可见输出电压与输入可见输出电压与输入 电流成比例，输出端的负电流成比例，输出端的负 载电流：载电流： S L f L fS L O O =i R R R Ri R v i 若若 R RL L 固定，则输出电流与输入电流成比例， 固定，则输出电流与输入电流成比例，此时此时 该电路也可视为电流放大电路。该电路也可视为电流放大电路。 图图12.10电流电流-电压变换电路电压变换电路 12.4.2 12.4.2 电压电压- -电流变换器电流变换器 图图12.1112.11的电路为电压的电路为电压- -电流变换器电流变换器 图图12.1112.11电压电压- -电流变换器电流变换器 由图（由图（a a）可知）可知 SOOS 1 =v R iRiv或 所以输出电流与输入电压成比例所以输出电流与输入电压成比例。 (a)(a)负载不接地负载不接地 (b)(b)负载接地负载接地 (b)负载接地 L43 L4 OLOOp / / RRR RR vRivv vv np 可解得 )( L 1 2 L 4 3 3 S 1 2 O R R R R R R R v