基本运算电路

1、第五章 信号的运算和处理5.15.1 集成运放组成的运算电路一、概述一、概述二、比例运算电路二、比例运算电路三、加减运算电路三、加减运算电路四、积分运算电路和微分运算电路四、积分运算电路和微分运算电路一、概述 Aod、 、 rid 、 、fH 均均为为无无穷穷大，大，ro、失、失调电压调电压及其温漂、失及其温漂、失调调电电流及其温漂、噪声均流及其温漂、噪声均为为0。 。 因因为为uO为为有限有限值值， ， Aod，所，所以以 uNuP0，即，即 uNuP虚短路虚短路因因为为rid，所以，所以 iNiP0虚断路虚断路电电路特征：引入路特征：引入电压负电压负反反馈馈。 。无源网无源网络络2. 集成

2、运放的线性工作区: : uOAod(uP uN)1. 理想运放的参数特点二、比例运算电路+_iN=iP=0， ，uN=uP=0虚地虚地在在节节点点N： ：RuiiRIFIffFOuRRRiu1. 反相输入 R = R / RF“ “虚断虚断” ”“ “虚短虚短” ”由由 iR = iF ， ，得得uI- uNR=uN- uoRFIFIofRRuuAu 反相反相输输入端入端“ “虚地虚地” ”， ，电电路的路的输输入入电电阻阻为为Rif = Ruo= -RFRuI引入引入深度深度电压电压并并联负联负反反馈馈， ，电电路的路的输输出出电电阻阻为为R0f =0IfONfOIPN)1 ()1 (uRR

3、uuRRuuuu2. 同相输入* R = R / RFi+ = i- - = 0又又 uN N = uP = u uN=RR+RFuORR+RFuO= uIAuf=uOuI=1+RFR得：得：由于由于该电该电路路为电压为电压串串联负联负反反馈馈，所以，所以输输入入电电阻很高。阻很高。uo=(1+RFR)uIIPNOuuuu同相输入比例运算电路的特例： ：电压电压跟随器跟随器Auf = 1三、加减运算电路3I32I211I321FPN 0RuRuRuiiiiuuRRR)(3I32I211IffFORuRuRuRRiu方法一：节点电流法1. 反相求和1. 反相求和I33fI22fI11fO3O2O

4、1OuRRuRRuRRuuuu方法二：利用叠加原理 首先求解每个首先求解每个输输入信号入信号单单独作用独作用时时的的输输出出电压电压，然后将所，然后将所有有结结果相加，即得到所有果相加，即得到所有输输入信号同入信号同时时作用作用时时的的输输出出电压电压。 。uO2= -RfR2uI2uO3= -RfR3uI31I1fO1uRRu2. 同相求和 设设 R R1 1 R R2 2 R R3 3 R R4 4 R R R Rf f利用叠加原理求解：利用叠加原理求解： 令令uI2= uI3=0，求，求uI1单单独独作用作用时时的的输输出出电压电压 在求解运算在求解运算电电路路时时， ，应选择应选择合适

5、的方法，使运算合适的方法，使运算结结果果简单简单明了，易于明了，易于计计算。算。uO1=(1+RfR)R2/R3/R4R1+R2/R3/R4uI1 同理可得，同理可得， uI2、 、 uI3单单独作用独作用时时的的uO2、 、 uO3，形式与，形式与uO1相同，相同， uO =uO1+uO2+uO3 。 。 物理意物理意义义清楚，清楚，计计算麻算麻烦烦！ 2. 同相求和 设设 R R1 1 R R2 2 R R3 3 R R4 4 R R R Rf fff3I32I211IPfPfO)()1 (RRRuRuRuRRRRuRRu)(3I32I211IfORuRuRuRu与反相求和运算与反相求和运

6、算电电路路的的结结果差一果差一负负号号4321iiii4P3PI32PI21PI1RuRuuRuuRuuP43213I32I21I1)1111(uRRRRRuRuRuuP= RP(uI1R1+uI2R2+uI3R3) (RP= R1/R2/R3/R4)3. 加减运算 利用求和运算利用求和运算电电路的分析路的分析结结果果)(2I21I14I43I3fORuRuRuRuRu设设 R1 R2 Rf R3 R4 R5)(I1I2fOuuRRu若若R1 R2 Rf R3 R4 R5， ，uO?实现实现了差分了差分放大放大电电路路四、积分运算电路和微分运算电路RuiiRCI)(d11O IO21tutuR

7、CutttuRCud1IO uO= -1RCuI(t2- t1)+uO(t1)tRuCuud1ICO1. 积分运算电路“ “虚地虚地” ”， ，u = 0uO = uC“ “虚断虚断” ” iR = iC 移相移相利用积分运算的基本关系实现不同的功能1) 输输入入为阶跃为阶跃信号信号时时的的输输出出电压电压波形？波形？2) 输输入入为为方波方波时时的的输输出出电压电压波形？波形？3) 输输入入为为正弦波正弦波时时的的输输出出电压电压波形？波形？线线性性积积分，延分，延时时波形波形变换变换2. 微分运算电路tuRCRiutuCiiRCRddddIOI 为为了克服集成运了克服集成运放的阻塞放的阻塞现现象和自象和自激振激振荡荡， ，实实用用电电路路应应采取措施。采取措施。限制限制输输入入电电流流滞后滞后补偿补偿限制限制输输