基本运算电路 集成运放的基本运算电路【PPT课件】 .ppt

1 集成运放的基本运算电路,1.1 加法和减法运算电路,1.2 积分与微分运算电路,1.3 基本运算电路应用举例,1.1 加法与减法运算电路,1. 反相加法运算,r3 = r1 / r2 / rf,if i1 + i2,若 rf = r1= r2,则 uo = (ui1+ ui2),可见输出电压与两个输入电压之间是一种反相输入加法运算关系。,r2 / r3 / r4 = r1/ rf,若 r2 = r3 = r4,则 uo = ui1+ ui2,rf = 2r1,2. 同相加法运算,由于这种电路涉及到多个电阻的并联运算,给阻值调节带来不便,而且还存在共模干扰,故实际中很少采用。,法 1:利用叠加定理,ui2 = 0,ui1 使:,ui1 = 0,ui2 使:,一般,r1 = r1; rf = rf,uo = uo1 + uo2,= rf / r1( ui2 ui1 ),法 2:利用虚短、虚断,uo = rf /r1( ui2 ui1 ),减法运算实际是差动电路,3. 减法运算电路,若四个电阻均相同,则,uo = ui2 ui1,测量放大器(或仪用放大器),同相输入,同相输入,差动输入,uo1,uo2,对共模信号:,uo1 = uo2 则 uo = 0,对差模信号:,r1 中点为交流地,为保证测量精度 需元件对称性好,4三运放差动放大电路,仪器放大器是用来放大微弱差值信号的高精度放大器。,特点:kcmr很高、 ri 很大, au 在很大范围内可调。,仪器放大器单片集成产品:,lh0036、lh0038、amp-03、ad365、ad524等。,例:仪器放大器构成的桥路放大器,温度为规定值时 rt =r 路桥平衡 uo =0 。,温度变化时 rt r 路桥不平衡 uo 产生变化。,例1求图示电路中uo与ui1、ui2的关系。,解:电路由第一级的反相器和第二级的加法运算电路级联而成,例2 求图示电路中uo与ui1、ui2的关系。,第 6 章 集成运算放大器的应用,例3差动运算电路的设计,条件:,rf = 10 k,要求:,uo = ui1 2ui2,r1 = 5 k,r2 = 2r3,= 5/10,r2= 10 k,r3= 5 k,课堂练习,1. 积分运算电路,=,当 ui = ui 时,设 uc(0) = 0,时间常数 = r1cf,1.2 积分与微分运算电路,反相积分器:如果u i=直流电压, 输出将反相积分,经过一定的 时间后输出饱和。,积分时间,设uom=15v,ui=+3v, r=10k ,c=1f,求积到饱和值的时间:,练习: 画出在给定输入波形作用下积分器的输出波形。,应用举例:输入方波,输出是三角波。,例6.4 在图所示电路中。 (1)写出输出电压uo与输入电压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。,解:(1)由可知,运放a1构成积分电路,a2构成加法电路,输入电压ui经积分电路积分后再与ui通过加法电路进行加法运算。由图可得:,将 代入以上两式,得,(2)因,当uo变为0v时,有,故需经过,输出电压uo变为0v,r2 = rf,虚地,虚断,rfc1 = , 时间常数,微分电路输出电压:,2. 微分运算电路,u+ = u-= us,io = i1 = us / r1,1. 输出电流与负载大小无关,2. 恒压源转换成为恒流源,特点:,1.3 基本运算电路应用举例,例6.5 在工程应用中,为抗干扰、提高测量精度或满足特定要求,常常需要进行电压信号和电流信号之间的转换。图示电路称为电压-电流转换器,试分析其输出电流io和输入电压us之间的关系。,例6 图示电路为比例-积分运算电路,又称pi调节器。它在自动控制系统中得到广泛应用。试分析其输入、输出电压关系。,解:根据虚短和虚断的概念,由图可得,当输入电压为一恒定ui值时,输出电压为,上式的第一项为比例调节,第二项为积分调节。,设t=0时,在输入端加入固定电压ui,由于电容上电压不能突变,ucf = 0,电路只有比例调节运算起作用,此时,当t0时,电容开始充电,积分运算起作用,随着时间增长,输出电压作直线变化,比例-积分动作的变化规律如图所示。,积分电路在自动控制系统中常用来实现延时、定时,本例中用来延缓过渡过程的冲击,使被控制的电机外加电压缓慢上升,避免其转矩猛增,造成传动机械的损坏。,例7 开关延迟电路,当 uo