电工技术基础_电工基础知识_电工之家-电工学习网

欢迎来到电工学习网!

集成运放在信号运算电路中的运用

2017-04-23 10:46分类:电工考证知识 阅读:

 

如前所述,当运算拓展器作业在线性区时,输出电压和输入电压满意式的线性联络。由于运算拓展器的开环电压拓展倍数Auo 十分高,即便输入毫伏级以下的信号,也足以使输出电压抵达饱满。别的,由于搅扰使作业难于安稳,所以要使运算拓展器作业在线性区,一般要引进深度电压负反响。
运算拓展器能对输入信号进行份额、加、减、积分和微分、对数与对立数以及乘除等运算。下面介绍几种简略的运算电路。
1.份额运算电路
份额运算电路,依据输入办法的纷歧样,分为反比照例运算电路和同比照例运算电路。
(1)反比照例运算电路
图所示是反比照例运算电路。输入信号ui 经电阻R1 加到反相输入端,同相输入端经R2 接地, Rf为反响电阻。
下面剖析该电路的运算联络。依据虚断, R2上无信号压降,u+ =0;又依据虚短,则 u-=u+=0,因而反相端的电位等于地电位,可把它当作与地相接,但又不是真的接地,故称为虚地。

由于反相端虚地,则

又由于虚断,则ii=if ,故有

此式标明,当反相输入的运放Auo 满意大时,悉数电路的闭环电压拓展倍数Auo 仅由外接电阻之比Rf /Rl 来决议,而与运放自身的Auo 无关,只需阻值RfRl 满意准确与安稳,输出电压与输入电压的份额联络也就满意准确与安稳。式中的负号标明uo 与ui 反相。当 Rl=Rf 时,uo =-ui ,该电路就构成了反相器或称反号器。
上图中的R2 为平衡电阻。在运放的实习运用中,为了确保其输入级差放的两个输入端的外接电路构造对称,同相端并不直接接地,而是经过平衡电阻接地。图中的R2 = Rl∥Rf 。
(2)同比照例运算电路
下图所示是同比照例运算电路。信号ui 由同相端输入,反相输入端经过电阻Rl 接地, Rf是反响电阻。
依据虚断有

依据虚短,u+ =u- 所以


这阐明输出电压与输入电压成份额且相位一样,电压拓展倍数≥1 ,这是与反比照例运算电路所纷歧样的。
同前所述,为使之平衡,应使电阻 R2 = Rl∥Rf 。
上式中,当Rl=∞ (开路)或Rf =0(短路)时, ,则有


显着,输出电压跟跟着输入电压作一样改动,故称其为电压跟从器,或称同号器,如上图所示。电压跟从器的电压拓展倍数挨近于1,这与射极跟从器类似,它的输入电阻十分高,输出电阻又十分低,这是一般射极跟从器所难以抵达的,其功用更挨近于志向的电压跟从器,在电路中常用作阻隔电路运用。
2.加法运算电路
下图所示是反相输入办法的加法运算电路。信号电压均经过电阻接在电路的反相输入端。
由于反相端虚地,可得

故有

图中的平衡电阻 ,当 时,上式为

若在后边再接一级反相器,就可消去负号,完毕几个信号的代数相加。

3.减法运算电路(差动运算电路)
前述的运算电路,信号电压都是从运放的单端输入的。假如两个输入端都有信号,则为差动输入。差动输入电路如图所示。
差动输入运算电路能够看作是反相输入与同相输入份额运算电路的组合。在线性作业条件下,能够用叠加原理来剖析该电路的运算联络。

独自效果(=0 )时,为反相输入电路,其输出

当ui2 独自效果(ui1 =0)时,为同相输入电路,其输出

然后叠加,,故得

时,上式为

即输出电压与两输入电压的差值成正比。当 时,得if

即变成减法器。被减数 ui2接在同相端,而减数ui1 接在反相端。
4.积分运算电路
图所示是积分运算电路。依据虚断和虚短, ,这个电流对电容C进行充电


输出电压为

即输出电压和输入电压之间有积分联络。式中,t=RC ,为积分时刻常数。
当信号电压 ui为阶跃电压Ui 时,输出电压uO 与时刻t成线性联络,即

由于积分电路的最大输出电压为±UOm ,故其有用积分时刻tm 为


逾越tm 时刻后,积分不能继续进行,uo 将抵达输出饱满电压(设±UO=±UOm ),如右图所示。假如要使有用积分时刻添加,可用改动时刻常数的办法来完毕。
5.微分运算电路
微分是积分的逆运算,将积分运算电路的电容与电阻沟通方位,便可构成微分运算电路,如图

所示,由图能够看出

即输出电压与输入电压对时刻的一次微分红正比。
当输入电压为一矩形波时,仅在ui 发作跃变时运放才有尖峰电压输出,而当输入电压不变时,运放将无输出。输出尖峰电压起伏不只与RfC 的巨细有关,并且还取决于ui 的改动率。由于运放的输出为有限值,故尖峰电压的起伏不或许为无量大,其波形如下图所示。

上一篇:数字电路运用举例

下一篇:电子体系概括计划

相关推荐

电工推荐

    电工技术基础_电工基础知识_电工之家-电工学习网
返回顶部