模拟电子技术第六章

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'模拟电子技术第六章'
理应 用 技 术 学 院 工 第六章 模拟信号运算电路 一、主要内容 1、比例运算电路 2、求和运算电路 3、积分与微分运算电路 二、重点 1、比例运算电路 2、求和运算电路 三、难点 1、比例运算电路 2、求和运算电路理应 用 技 术 学 院 工 第六章 模拟信号运算电路 电路 电路理应 用 技 术 学 院 工 第六章 模拟信号运算电路 6.1 比例运算电路 实现y=kx比例运算的电路。 一、反相比例运算电路 ㈠、比例运算关系 由于理想运放有“虚 断” 反相比例运算关系 i? ? i? ? 0 u? ? uO uO iI ? iF i ? ? ? F R R 由理想运放反相输入端 f f u u“虚地”,有 I ? ? O u? ? u? ? 0 R1 R f u ? u u R ? I ? ? I f iI uO ? ? uI R1 R1 R1理应 用 技 术 学 院 工 第六章 模拟信号运算电路 [例1] 电路如图,uI =0.1V ,Rf=100kΩ, R1=10kΩ。 求 uO=? [解]电路为反相比例运 算电路,有 R f uO ? ? uI R1 100 ? ? ? 0.1 ? ?1V 10 为了保证运放同相输入端与反相输入端对称平 衡,有 R2 ? R1 // R f 如果运放同相输入端与反相输入端不对称,则 静态时输出uO ≠0。理应 用 技 术 学 院 工 第六章 模拟信号运算电路 ㈡、特点 R k ? f R1 可以大于1;小于1; 等于1——灵活。 2、当k=1时,即选 Rf=R1=R,有uO = -uI, 称为反相器。理应 用 技 术 学 院 工 第六章 模拟信号运算电路 [例2] 设计实现uO = -0.5uI 的电路(Rf=50kΩ )。 [解] 为反相比例运算,采 用反相比例运算电路如图。 R f uO ? ? uI ? ?0.5uI R1 R f ? 0.5 R1 R R ? f ? 100k? 1 0.5 R2=R1∥Rf =100 ∥50 ≈ 33.3kΩ理应 用 技 术 学 院 工 第六章 模拟信号运算电路 二、同相比例运算电路 1、比例运算关系 由于理想运放有“虚 断” i? ? i? ? 0 iI ? iF u u ? u 由理想运放有“虚短” I ? O I R R u? ? u? ? uI 1 f 得到 uI iI ? R1 RF uO ? ( 1 ? )uI u ? u R i ? O I 1 F R f 同相比例运算关系理应 用 技 术 学 院 工 第六章 模拟信号运算电路[解] 电路为同相比例运 算电路,有 R f uO ? (1? )uI R1 100 ? (1? )? 0.1 10 ? 1.1V理应 用 技 术 学 院 工 第六章 模拟信号运算电路 R k ? 1? f ? 1 R1 注意:比例系数只能大于1和等于1。 ⑵、当k=1时,即选 Rf=0,R1=∞,有uO =uI, 称为跟随器。理应 用 技 术 学 院 工 第六章 模拟信号运算电路 [例4] 设计实现uO =0.5uI的电路(Rf=50kΩ)。 [解] 分析:uO =0.5uI= -(-0.5uI) 为同相比例运算,由反相比例运算电路和反相 器组成,电路如图。 反相比例运算电路A1 R f uO1 ? ? uI ? ?0.5uI R1 R f ? 0.5 R1 R 反相器A2 R ? f ? 100k? 1 0.5 R3=Rf=50kΩ R2=R1∥Rf ≈ 33.3kΩ R4=R3∥Rf ≈ 25kΩ理应 用 技 术 学 院 工 第六章 模拟信号运算电路 三、差分比例运算电路 1、电路 R1=R2,Rf =R3 2、比例运算关系 ∵ u? ? u? 由分压关系,有 R3 u? ? uI 2 R2 ? R3 应用叠加定律,有 R f R1 u? ? uI 1 ? uO R1 ? R f R1 ? R f理应 用 技 术 学 院 工 第六章 模拟信号运算电路 代入 u? ? u? R f R1 uI 1 ? uO R1 ? R f R1 ? R f R3 ? uI 2 R2 ? R3 ? R3 R f R1 R f uO ? ( uI 2 ? uI 1 ) R2 ? R3 R1 ? R f R1 R f ? ? ( uI1 ? uI 2 ) R1 R f uO ? ? ( uI1 ? uI 2 ) 差分比例运算关系 R1理应 用 技 术 学 院 工 第六章 模拟信号运算电路 R f uO ? ? ( uI1 ? uI 2 ) R1 Rf ⑵、当 ? 1 时,即Rf=R1=R2=R3,有 R1 uO ? uI 2 ? uI1 为减法电路理应 用 技 术 学 院 工 第六章 模拟信号运算电路 小 结 R f uO ? ? uI R1 二、同相比例运算电路 RF uO ? (1? )uI R1 三、差分比例运算电路 R f uO ? ? ( uI1 ? uI 2 ) R1理应 用 技 术 学 院 工 第六章 模拟信号运算电路 2、如图所示电路,其特点是:U 和U 的大小关 系为____;相位关系为____。 理应 用 技 术 学 院 工 第六章 模拟信号运算电路 作 业 练习册第七章 一、1-5 二、1-3 三、1-2理应 用 技 术 学 院 工 第六章 模拟信号运算电路 6.2 求和电路 一、反相求和电路 1、运算关系 由于理想运放输入端“虚断”,有 i? ? 0得到 i ? i ? i ? i 1 2 3 F 反相求和电路表达式 由反相输入端“虚 地”,有 R f R f R f uO ? ?( uI1 ? uI 2 ? uI 3 ) u? ? u? ? 0 R1 R2 R3 u u u u得到 I1 ? I 2 ? I 3 ? ? O 实现几个输入量的求和 R1 R2 R3 R f理应 用 技 术 学 院 工 第六章 模拟信号运算电路[例5] 电路如图,uI1 =0.1V , uI2 =2V , uI3 =0.8V , Rf=50kΩ, R1=10kΩ, R2=100kΩ, R3=25kΩ,求 uO=? [解]电路为反相求和运 算电路,有 R f R f R f uO ? ?( uI1 ? uI 2 ? uI 3 ) R1 R2 R3 50 50 50 ? ?( ? 0.1? ? 2 ? ? 0.8 ) 10 100 25 ? ?3.1V理应 用 技 术 学 院 工 第六章 模拟信号运算电路 [例6] 设计实现 u O ? 3 u I 1 ? 0 . 5 u I 2 ? u I 3 的电路。[分析] uO ? 3uI 1 ? 0.5uI 2 ? uI 3 ? ?[ ?( 3uI 1 ? 0.5uI 2 ? uI 3 )] 由反相求和电路和反相 器组成,如图。 元件确定:⑴ 求和电路
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