集成运放在信号运算方面的运用
一、加法器
图Z0613 电路具有对输入信号相加的功用。依据志趣运放的根柢特征可得:
显着,电路可将输人信号按必定的份额进行相加运算,故称之为加法器。当R1 = R2 = R3 = Rf时,上式简化为
UO = -( Ui1+Ui2+Ui3 )
二、微分器
电路如图Z0614所示,依据U+ = U-及Ii=0可得:
U+ = U- =0
iC=if
因,
故有:
可见输出电压与输入电压的微分红份额,完毕了微分运算。
三、积分器
积分运算电路如图Z0615所示。由图可得:
然后可得:
可见输出电压与输入电压的积分红份额,完毕了积分运算。
四、对数及仇视数运算器
依据半导体PN结的伏安特性,能够完毕对数及仇视数运算。
图Z0616(a)为对数运算器电路。在UCB≥ 0,UBE>0的条件下,IC与UBE 恰当宽的方案内有准确的对数联络。即 ,然后有
由代入上式则有:
这标明该电路输出电压与输入电压的对数成份额,完毕了对数运算功用。
同理,由图Z0616(b)可得:
这标明该电路输出电压与输入电压的指数成份额,完毕了指数运算功用,也即完毕了仇视数运算的功用。
运用前述几种运算器的组合还能够完毕乘、除、乘方等运算。这几种运算器都是仿照核算机中的根柢单元。
例题: 运用加法器和积分器求解微分方程:
式中uo是由所发作的输出电压,设悉数初始条件为零。
解:运用积分器解微分方程的思路是:把变量对时刻的高次微商项屡次积分,直至得到变量,一同经过挑选电路参数满意方程式中所给系数。本题;即对积分得,再积分得uo ,而又可由、 uo 及求和得到。据此,原方程可变形为:
两头积分有:
选用求和积分器完毕上式运算,电路如图Z0617所示。图中A1为求和积分器,对方程右边三项积分后得出,A2对再次积分便得到 -uo,A3为反相器,输出即为uo在运算操作时,先将K1、K2接通一下,使C1、C2放电,然后完毕初始条件。当参与后,可用示波器查询uo的波形,这便是所给微分方程的解。
关于运放非线性状况的运用仅举下例加以阐明。
例题:方波发作器的根柢电路如图Z0618所示。试剖析其发作方波的原理。
解:由图可见,该电路输出端经R1、R2分压后经过R3引进了正反响,与此一同,Rf、C构成的积分电路又引进了负反响,运放起比照器效果。
电路接通电源顷刻间,输出电压终究偏于正向丰满仍是偏于负向丰满、纯属偶然,设Uo=- Usat ,这时加到同相端的电压为-F+ Usat(恰当于基准电压),加到反相端的电压为uc(恰当于输入电压)。电源接通顷刻间因电容C两头电压不能骤变,只能由输出电压uo经过Rf按指数规矩向C充电来树立。充电电流方向由C →Rf →地,充电效果C上端电位越来越负,当uc略负于-F+ Usat 时,输出电压便从负丰满值活络翻转到正丰满值Usat;这时 uo又经过Rf 给C反向充电,使uc逐步添加,直到uc略正于F+ Usat 时,输出状况再次翻转,如此循环便发作了一系列的方波。
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