《运算放大器16个基本运算电路》由会员分享，可在线阅读，更多相关《运算放大器16个基本运算电路（22页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、一、 电路原理分析与计算1. 反相比例运算电路输入信号从反相输入端引入的运算，便是反相运算。反馈电阻 RF 跨接在输 出端和反相输入端之间。根据运算放大器工作在线性区时的虚开路原则可知：i_ =0,因此i1 = ifO电路如图1所示，图1根据运算放大器工作在线性区时的虚短路原则可知： u= u+= 0。由此可得：u0Rfu.因此闭环电压放大倍数为：RfRiuA = uo u .2. 同相比例运算电路输入信号从同相输入端引入的运算，便是同相运算。电路如图 2 所示，根据运算放大器工作在线性区时的分析依据：虚短路和虚开路原则因此得：开环电压放大倍数=(1+AufRfRi3. 反相输入加法运算电路在
2、反相输入端增加若干输入电路，称为反向输入加法运算电路。电路如图3 所示，图3计算公式如下，u - Rf (+)O = fR1 R 2平衡电阻R2 = Rf/RJIR3,当Rf = R = R3 时，输出电压u0 = -(ux + u2)4. 减法运算电路减法运算电路如图4所示，输入信号知、ui2分别加至反相输入端和同相i1 i2 输入端，这种形式的电路也称为差分运算电路。输出电压为：U = (1 +OR1 R 2 + R3R- U 2 - Ui 2 R i1当 R1 = R 2 = R 3 = Rf 时，输出电压 uo = ui2 - u5. 微分运算电路微分运算电路如图 5 所示，图5电路的
3、输出电压为uo为：duiu =-R C.l o2 1 dt式中，R2C1为微分电路的时间常数。若选用集成运放的最大输出电压为UOM,则R 2C1的值必须满足：R2C1 V （抚dt max6. 积分运算电路积分运算电路如图 6所示其输出电压uo为:J udtRiCi一 i式中，R1C1为电路的时间常数。由于受到集成运放最大输出电压UOM的限 制，选择RC 参数3,其值必须满足：1RiCi =厂 J UidtOM7. 二阶低通滤波电路二阶低通滤波电路如图 7所示，滤波电路的传递函数为：A wuf n(s)固有角频率o =n JR1R2C1c2品质因数Q二册亦8. 二阶高通滤波电路二阶高通滤波电路
4、如图 8 所示，图8滤波电路的传递函数为：AfS 2(s)os2 + ns +o 2Q n通带增益Auf=1+#固有角频率 oJRRCC；品质因数Q -I nR 2(C 1 +C 2)+ (1-Auf ) R 2C 29. 二阶带通滤波电路二阶带通滤波电路如图 9 所示，带通滤波器的中心频率f 0、等效品质因数Q以及同频带BW分别为:f = 2TRC，Q =1/（3 -九），BW = fo/ Q式中，A好=1 + R / R为同相比例放大电路的电压增益。同样要求Auf必须小于3, 电路才能稳定工作，当f = fo时，带通滤波器具有最大电压增益Auo，其值为：Auo = Auf3 - Auf）1
5、0. 二阶带阻滤波电路二阶带阻滤波电路如图 10 所示，-Ri49.9kQ210kQC1R55.1kQ431nF-rR1-1nF112 VTL082|CD10kQV1120 Vrms60 Hz010kQ1 C2 T2nFaV2 12 vxBpi粘OUT图 10带阻滤波器的中心频率f 0、等效品质因数Q以及同频带BW分别为:fo =Q =2(2 一 Auf，BW = fo / Q式中，Auf = 1 + Rf/R，为同相比例放大电路的电压增益。若Auf = 1，则Q = 0.5， 增加Auf时，Q将随之升高。当Auf趋近2时，Q趋向无穷大。而带阻滤波器的品质因 数越大，阻带宽度越窄，其阻带特性越
6、接近理想状态。11. 过零电压比较电路过零电压比较电路如图 11所示，图 11令参考电平u=o,则输入信号U与零比较，当输入电压u过零时，比较器发生 翻转。u.0，输出则为低电平；而U.0，输出则为高电平。这种电路可作为零电平检 测器。该电路也可用于“整形”，将不规则的输入波形整形成规则的矩形波。12. 滞回比较电路滞回比较电路如图12所示，电路有两个阀值电压，输入电压U.从小变大 .过程中使输出电压Uo产生跃变的阀值电压UT1,不等于从大变小过程中使输出电 压Uo产生跃变的阀值电压UT2,电路具有滞回性。从集成运放输出端的限幅电路可以看出，u =U。集成运放反相输入oz端电位uN = u1，
7、同相输入电位UP =氏 UZ令uN = up，求出的叫就是阀值电压，得RUT = 亠 UZTR1 + R2当输入电压U与输出电压Uo在E点合成的电压过零时，比较器发生翻转。ue = Jr 4 + Jr 3E R 3 + R 44 R 3 + R 433434电路翻转时UE=0,代入上式有：RU=_J U1R 4 o13. 音响的音调控制电路音响的音调控制电路如图 13 所示,500kQ 50%Key=A图 13其实质是对放音通道频响特性实施控制。音调的控制不像音量控制,它只对某 一段频率的信号进行提升或衰减,不影响其它频段信号的输出,而音量是对整 个音频信号频率范围进行同步控制。14. 半波整
8、流电路半波整流电路如图 14 所示,当输入电压为正值时输出电压为 0，当输入电压为正值是输出电压为：u =-R uo R1 115. 全波整流电路全波整流电路如图 15 所示，全波整流电路是一种对交流整流的电路，能够把交流转换成单一方向电 流，最少由两个整流器合并而成，一个负责正方向，一个负责负方向，最典 型的全波整流电路是由四个二极管组成的整流桥，一般用于电源的整流。 全波整流输出电压的直流成分（较半波）增大，脉动程度减小，但变压器需要中心抽头、制造麻烦，整流二极管需承受的反向电压高，故一般适用于要 求输出电压不太高的场合。16. 三运放构成的放大器电路三运放构成的放大器电路如图 16 所示
9、，图 16电路中，R4二R6二R,R5 = R7 = Rf ,输出电压为：u 匚(1+ )(u. u.2)o R Ri1 i2当u订=u.2二u时，R2中电流为零，输出电压为零。可见，电路放大差模信号，抑制共模信号。差模放大倍数数值越大，共模抑制比越高。当输入信号中含有共模噪声 时，也将被抑制。、 仿真结果1. 反相比例运算电路按图 1 接好，仿真结果如图 17所示。2. 同相比例运算电路按图 2 接好，仿真结果如图 18 所示。图 183. 反相输入加法运算电路按图 3 接好，仿真结果如图 19 所示。4. 减法运算电路按图 4 接好，仿真结果如图 20 所示。图 205. 微分运算电路按图
10、 5 接好，输入 100Hz/2V 的方波，仿真结果如图 21 所 示。6. 积分运算电路按图 6 接好，输入 100Hz/2V 的方波，仿真结果如图 22 所 示。图 227. 二阶低通滤波电路按图 7接好，仿真结果如图 23 所示。8. 二阶高通滤波电路按图 8接好，仿真结果如图 24 所示。图 249. 二阶带通滤波电路按图 9 接好，仿真结果如图 25 所示10. 二阶带阻滤波电路按图 10 接好，仿真结果如图 26 所示。图 2611. 过零电压比较电路按图11接好，信号源输入2V/100HZ的正弦波，仿真结果如图 27 所示。12. 滞回比较电路按图 12 接好，仿真结果如图 28
11、所示图 2813. 音响的音调控制电路按图 13 接好，输入 100Hz，0.71V 的信号，仿真结 果如图 29 所示。14半波整流电路按图14接好，输入一个100Hz/100mV的信号，仿真结果如图 30 所示。图 3015.全波整流电路按图15接好，输入一个100Hz/100mV的信号，仿真结果如图 31 所示。16三运放构成的放大电路按图16接好，输入一个100Hz/100mV信号，仿真结果如图 32 所示。图 32三、心得体会在做实验前,一定要将课本上的知识吃透,因为这是做实验的基础,否则,在老师讲解时 就会听不懂,这将使你在做实验时的难度加大,浪费做实验的宝贵时间.做实验时,一定要
12、亲力 亲为,务必要将每个步骤,每个细节弄清楚,弄明白,实验后,还要复习,思考,这样,你的印象才深 刻,记得才牢固,否则,过后不久你就会忘得一干二净,这还不如不做.老师将一些课本上没有的 知识教给我们,拓宽我们的眼界,使我们认识到这门课程在生活中的应用是那么的广泛.通过这次测试技术的实验,使我学到了不少实用的知识,更重要的是,做实验的过程,思考 问题的方法,这与做其他的实验是通用的,真正使我们受益匪浅.在实验的过程中我们要培养自己的独立分析问题，和解决问题的能力。培养这种能力的 前题是你对每次实验的态度。如果你在实验这方面很随便，抱着等老师教你怎么做，拿同学 的报告去抄，尽管你的成绩会很高，但对
13、将来工作是不利的。比如在做回转机构实验中，经 老师检查，我们的时域图波形不太合要求，我首先是改变振动的加速度，发现不行，再改变 采样频率及采样点数，发现有所改善，然后不断提高逼近，最后解决问题，兴奋异常。在写 实验报告，对于思考题，有很多不懂，于是去问老师，老师的启发了我，其实答案早就摆在 报告中的公式，电路图中，自己要学会思考。四、参考文献1 杨霓清. 高频电子线路实验及综合设计. 机械工业出版社. 2009.42 杨志忠. 电子技术课程设计. 机械工业出版社. 2008.73 朱庆欢，邓友娥编.电工电子技术实验.暨南大学出版社. 2010.24 童诗白，华成英编.模拟电子技术基础。高等教育出版社. 2006.5
