基本运算电路

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1、4.4基本运算基本运算电路电路 4.4.1 比例运算比例运算 4.4.2 加法与减法运算加法与减法运算 4.4.3 微分与积分运算微分与积分运算 4.4.4 基本运算电路应用举例基本运算电路应用举例授课主要内容授课主要内容授课主要内容授课主要内容 基本运算电路基本运算电路目的和要求目的和要求目的和要求目的和要求 牢固掌握比例、加法、减法、积分、微分运牢固掌握比例、加法、减法、积分、微分运算电路的分析方法和特点算电路的分析方法和特点 重点与难点重点与难点重点与难点重点与难点 基本运算电路的分析方法基本运算电路的分析方法4.4.1 比例运算比例运算一、反相比例运算一、反相比例运算运算放大器在线性应

2、用运算放大器在线性应用时同时存在虚短和虚断时同时存在虚短和虚断虚断虚断虚地虚地为使两输入端对地直流电阻相等：为使两输入端对地直流电阻相等：R2 = R1 / R f平衡电阻平衡电阻特点：特点：1. .为深度电压并联负反馈，为深度电压并联负反馈，Auf = Rf / R 12. 输入电阻较小输入电阻较小RifR ifR if = R13. uIC = 0 ，对，对 KCMR 的要求低的要求低u+ = u- - = 0虚地虚地二、同相比例运算二、同相比例运算Auf = 1跟随器跟随器当当 R1 = ，Rf = 0 时，时， 特点：特点：1. 为深度电压为深度电压串联串联负反馈，负反馈， Auf =

3、 1 + Rf /R12. 输入电阻大输入电阻大 R if = 3. ，对，对 KCMR 的要求高的要求高uIC = u iu+ = u- - = uI4.4.2 加法与减法运算加法与减法运算一、加法运算一、加法运算1. 反相加法运算反相加法运算R3 = R1 / R2 / RfiF i1 + i2若若 Rf = R1= R2 则则 uO = (uI1+ uI2) R2 / R3 / R4 = R1/ Rf若若 R2 = R3 = R4，则则 uO = uI1+ uI2 Rf = 2R1 2. 同相加法运算同相加法运算法法 1：利用叠加定理：利用叠加定理uI2 = 0 uI1 使：使：uI1

4、= 0 uI2 使：使：一般一般R1 = R 1； Rf = R fuO = uO1 + uO2 = Rf / R1( uI2 uI1 )法法 2：利用虚短、虚断：利用虚短、虚断uo = Rf /R1( uI2 uI1 )减法运算实际是差分电路减法运算实际是差分电路二、减法运算二、减法运算4.4.3 微分与积分运算微分与积分运算R2 = Rf虚地虚地虚断虚断RfC1 = 时间常数时间常数微分电路输出电压：微分电路输出电压：一、微分运算一、微分运算 uItOuOtO二、积分运算二、积分运算=当当 uI = UI 时，时， 设设 uC(0) = 0 时间常数时间常数 = R1Cf积分电路输出电压：

5、积分电路输出电压：tuIOtuOO4.4.4 基本运算电路应用举例基本运算电路应用举例例例 4.4.1 测量放大器测量放大器( (仪用放大器仪用放大器) )同相输入同相输入同相输入同相输入差分输入差分输入uO1uO2对共模信号：对共模信号：uO1 = uO2 则则 uO = 0对差模信号：对差模信号：R1 中点为交流地中点为交流地为保证测量精度为保证测量精度需元件对称性好需元件对称性好u+ = u- -= usio = i1 = us / R11. 输出电流与负载大小无关输出电流与负载大小无关2. 恒压源转换成为恒流源恒压源转换成为恒流源特点：特点：例例 4.4.2 电压电压电流转换器电流转换

6、器例例 4.4.3 利用积分电路将方波变成三角波利用积分电路将方波变成三角波10 k 10 nF 时间常数时间常数 = R1Cf = 0.1 ms设设 uC(0) = 0= 5 VuI/Vt/ms0.10.30.55 5uO/Vt/ms= 5 V5 5例例 4.4.4 差分运算电路的设计差分运算电路的设计条件：条件：Rf = 10 k 要求：要求：uo = uI1 2uI2R1 = 5 k R2 = 2R3R2/ R3= R1/Rf= 5/10R2= 10 k R3= 5 k 课堂练习课堂练习小小 结结1. 利用负反馈技术，可用集成运算放大器构成利用负反馈技术，可用集成运算放大器构成比例、比例

7、、比例、比例、加法减法、积分、微分加法减法、积分、微分加法减法、积分、微分加法减法、积分、微分等运算电路。等运算电路。2.基本运算电路有基本运算电路有同相输入和反相输入同相输入和反相输入同相输入和反相输入同相输入和反相输入两种连接两种连接方式：方式：3. 反相输入特点反相输入特点反相输入特点反相输入特点：运放共模输入信号为零，输：运放共模输入信号为零，输入电阻较低；入电阻较低；4. 同相输入特点同相输入特点同相输入特点同相输入特点：有较大的共模输入信号，但：有较大的共模输入信号，但输入电阻可趋于无穷大。输入电阻可趋于无穷大。作业：作业：作业：作业： 4.10 4.12 4.15 思考题：思考题：思考题：思考题： 4.16 4.213.基本运算电路中反馈电路都必须接到反相输入基本运算电路中反馈电路都必须接到反相输入端以构成负反馈，使运放工作在端以构成负反馈，使运放工作在线性线性状态。状态。