比例运算电路解读

1、1,6.1.1 反相比例电路 6.1.2 同相比例电路,本节内容,2,集成运算放大器（简称集成运放）是一种理想的增益器件。为了分析方便，把集成运放电路均视为理想器件，应满足： （1）开环电压增益 Au= （2）输入电阻Ri= ，输出电阻Ro=0 （3）开环带宽 BW= （4）同相输入端端压与反相输入端端电压UP=UN 时，输出电压Uo=0，无温漂 。 因此，对于工作在线性区的理想运算放大器应满足“虚短”：即UP=UN ；“虚断”：即iP=iN = 0 本章讨论的即是上述“虚短、”“虚断”四字法则的灵活应用。,3,将输入信号按比例放大的电路，称为比例运算电路。比例电路是实现输出电压 Uo 与输入

2、电压 Ui ，成一定比例关系的运算电路。一般表达式为：,其中 k 为比例系数。根据输入信号的不同接法，比例电路有三种基本形式：反相输入、同相输入和差动输入。,4,6.1.1 反相比例电路,1、反相比例电路组成,电路的反馈组态是： 电压并联负反馈,电路的反馈网络 ：如图所示反向比例运算电路的组成下图所示。由图可见，输入电压ui通过电阻R1加在运放的反向输入 端。Rf是沟通输出和输入 的通道。,图61反相比例运算电路,5,（1）运放两个输入端电压相等并等于0，故没有共模输入信号，这样对运放的共模抑制比没有特殊要求。 （2）uN= uP，而uP=0，反相端R1没有真正接地，故称“虚地”点。 （3）电

3、路在深度负反馈条件下，电路的输入电阻为R1，输出电阻近似为零。,因反向比例运算电路带有负反馈网络，所以，集成运放工作在线性工作区。利用“虚断”和“虚短”的概念可分析输出电压和输入电压的关系。,反相比例电路的特点：,6,2、反相比例电路电压放大倍数,由虚断得： I+=I= 0 及 If=I1，U+=I+R0=0(V) 由虚短可知：U=U+=0(V)，即“虚地”,7,T形网络反向比例运算电路中的平衡电阻为：,如果要求放大倍数100，R1=R2=R4=100k，则： R3=1.01k,3、反相比例电路特例T形网络反向比例运算电路,T形网络反向比例运算放大器：将反向比例运算放大器电路中的电阻Rf被R2

4、、R3和R4电阻所组成的T形网络替代。,T形网络反向比例运算放大器的放大倍数：,当R3=时，该式与的结论相同。T形网络电路的输入电阻也是R1，但引入R3以后，使电路的反馈系数减小，电压放大倍数增加，用较小的反馈电阻，可以得到较大的电压放大倍数。,9,6.1.2 同相比例电路,1、同相比例电路电路组成,电路的反馈网络：如图所示输入电压ui通过电阻RP加在运放的同向输入端。Rf是沟通输出和输入的通道。,根据虚短的概念有：,10,同相比例电路的特点： （1）输入电阻高； （2）由于 ，电路的共模输入信号高， 因此集成运放的共模抑制比要求高。,同向比例运算放大器是属于电压串联负反馈放大器。 利用“虚断

5、”和“虚短”的概念可分析输出电压和输入电 压的关系。根据“虚断”的概念可得： 根据“虚短”的概念可得： 根据电压放大倍数的表达式可得：,2、同相比例电路电压放大倍数,11,式中的P为串联电路的分压比，所以该电路的电压放大倍数为：,两种形式的同向运算电路，电压放大倍数的公式仅相差一个分压比P。,3、改进型同相比例电路,为了电路的对称性和平衡电阻的调试方便，同向比例运算放大器通常还接成如下图所示的形式。因该电路的u+为：,12,根据式：,可得：,上式说明上图所示电路的电压放大倍数等于1，输出电压随着输入电压的变化而变化，具有这种特征的电路称为电压跟随器。,4、同相比例电路特例电压跟随器,电压跟随器

6、是同相比例运算的特例 。假如对普通的同相比例电路，令Rf =0（或R1=），则电路变成如下图所示的形式。,13,如下图所示的同向比例运算电路，已知Au=10，且R1=R2。 （1）求R3和R4与R1的关系。 （2）当输入电压ui=2mV时，R1的接地点因虚焊而开路，求输出电压uo的值。,解 根据：,式可得 ：,已知R1=R2，故R3=R4。将结果代入式：,可得：,R3=R4=10 R1,例题1,14,当R1的接地点断开时，相当于式 中的R1=，电路变成电压跟随器。根据电压跟随器输出电压与输入电压相等的特征可得：,15,解该运算电路由两级运算电路组成，第一个运放A1组成同向比例运算放大器，第二级A2组成反向比例运算放大器，根据多级放大器电压放大倍数的公式可得：,如下图所示的比例运算电路，已知Au=