模拟电子线路(模电)运放运算电路.ppt

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1、集成运放运算电路1比例运算电路2加法与减法电路3积分与微分电路4对数与指数电路5基本应用电路一.比例运算电路1.反相比例运算电路“虚短”与“虚断”倒相器2.同相比例运算电路“虚短”与“虚断”电压跟随器例在图示电路中，已知R1=100kΩ，Rf=200kΩ，ui=1V，求输出电压uo，并说明输入级的作用。例在图示电路中，已知R1=100kΩ，Rf=200kΩ，R2=100kΩ，R3=200kΩ，ui=1V，求输出电压uo。1.加法电路(1)反相加法器方法一：“虚短”+“虚断”二.加法和减法电路方法二：

2、叠加定理由同相比例运算电路得：由“虚断”得：（2）同相加法电路（二）减法器1、利用加法器ui2-ui1=ui2+(-ui1)倒相器（-1）叠加定理（二）减法器2、差动减法器ui1作用ui2作用综合：例设计运算电路。要求实现y=2X1+5X2+X3的运算。解:电路模式为Uo=2Ui1+5Ui2+Ui3，是三个输入信号的加法运算。各个系数由反馈电阻Rf与各输入信号的输入电阻的比例关系所决定。由于式中各系数都是正值，而反相加法器的系数都是负值，因此需加一级变号运算电路。输出电压和输入电压的关系如下：Rf

3、1/R1=2、Rf1/R2=5、Rf11/R3=1取Rf1=Rf2=R4=10kΩ，则R1＝5kΩ，R2＝2kΩ，R3=10kΩ，R′1=R1∥R2∥R3∥Rf1，R′2=R4∥Rf2=Rf2/2。例设计一个加减法运算电路，使其实现数学运算，Y=X1+2X2-5X3-X4。加减法运算电路解此题的电路模式应为Uo=Ui1+2Ui2-5Ui3-Ui4，利用两个反相加法器可以实现加减法运算。如果取Rf1=Rf2=10kΩ，则R1＝10kΩ，R2＝5kΩ，R3＝2kΩ，R4＝10kΩ，R′1=R1∥R2∥

4、Rf1、R′2=R3∥R4∥Rf2/2。由于两级电路都是反相输入运算电路，故不存在共模误差。例：电路如，求输出电压Uo。解：又所以1.积分运算电路积分运算电路三.积分和微分电路当输入信号是阶跃直流电压UI时，即例:画出在给定输入波形作用下积分器的输出波形。(a)阶跃输入信号(b)方波输入信号由上式可以看出，当输入电压固定时，由集成运放构成的积分电路，在电容充电过程（即积分过程）中，输出电压（即电容两端电压）随时间作线性增长，增长速度均匀。而简单的RC积分电路所能实现的则是电容两端电压随时间按指数规

5、律增长，只在很小范围内可近似为线性关系。从这一点来看，集成运放构成的积分器实现了接近理想的积分运算。解:当uo=Uom=-15V时，计算结果表明，积分运算电路的输出电压受到运放最大输出电压Uom的限制。当uo达到±Uom后就不再增长。例:积分电路，R1=20kΩ，C=1μF，ui为一正向阶跃电压,ui=0,t<0；=1V,t≥0。运放的最大输出电压Uom=±15V，求t≥0范围内uo与ui之间的运算关系，并画出波形。积分电路用于方波－三角波转换例在图示的电路中。（1）写出输出电压uo与输入电压

6、ui的运算关系。（2）若输入电压ui=1V，电容器两端的初始电压uC=0V，求输出电压uo变为0V所需要的时间。利用积分电路可以模拟微分方程。图中，由虚短、虚断，有i1=if+iC，即此式相当于一阶微分方程的一般式ay′+by=f(x)因此，用图4.3.7可模拟一阶微分方程。或2.微分运算电路当vs为阶跃电压，由于信号源总有内阻，t=0时，电容上压降vo=0。充电电流很大，–vo亦很大，由于充电时间常数=rc很小，充电电流很快降为0，–vo亦很快为0。tVsvst–voVs此

7、电路对高频噪声敏感噪声为高频谐波，设为vs=sint严重时输出噪声会淹没有用信号vo正比于，频率越高，噪声越大，微分电路是一个高通网络，对高频干扰及高频噪声反映灵敏，会使输出的信噪比下降。因此，实用中常用改进电路。在此图中，R1的作用是限制输入电压突变，C1的作用是增强高频负反馈，从而抑制高频噪声，提高工作的稳定性。有源微分器利用拉氏变换：拉氏反变换得-+ARC+-vsvo波形变换tvs0输入方波积分输出三角波vot0微分输出尖脉冲tvo0例：、在下图所示电路中，运算放大电路A1、A2为理想

8、的。（1）  试求输出电压VO与输入电压Vi的关系式。（2）  说明流过电阻R2的电流i2=?（1）（2）i2=0例：写出输出电压uo1、uo与输入电压的函数关系。（电容的初始电压为0）。1.对数运算电路四.对数和指数电路对数运算放大器voRiCivSPN–+Ti=iCIS：三极管发射结反向饱和电流缺点：幅值不能超过0.7V；温漂严重。改进型对数变换器-+A1+-vsvo+-A2VCC+-RLR3R4tovB2R2R5T1T2R1iC2iC1由图由于（很小）则T1