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1 　集成运放的 基本运算 电路

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. i F  i 1 + i 2. 若 R f = R 1 = R 2. R 3 = R 1 // R 2 // R f. 则 u O =  ( u I1 + u I2 ). 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。. 2. 同相加法运算. R 2 // R 3 // R 4

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1 　集成运放的 基本运算 电路

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  1. 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

  2. 1.1加法与减法运算电路 1. 反相加法运算 iF i1 + i2 若 Rf = R1= R2 R3 = R1 // R2 // Rf 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。

  3. 2. 同相加法运算 R2 // R3 // R4 = R1// Rf 若 R2 = R3 = R4， Rf = 2R1 则uO = uI1+ uI2 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。

  4. 3. 减法运算电路 法 1：利用叠加定理 uI2 = 0 uI1 使： uI1 = 0 uI2 使： 法 2：利用虚短、虚断 一般 R1 = R1； Rf = Rf uO = uO1 + uO2 = Rf / R1( uI2 uI1 ) uo = Rf /R1( uI2 uI1 ) 减法运算实际是差动电路 uo = uI2 uI1 若四个电阻均相同，则

  5. 对共模信号： 4．三运放差动放大电路 uO1 = uO2则 uO = 0 测量放大器(或仪用放大器) 同相输入 对差模信号： 差动输入 R1 中点为交流地 uO1 uO2 同相输入 为保证测量精度 需元件对称性好

  6. VREF R R RT 仪器 放大器 t o R RG uo 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。

  7. [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

  8. 第 6 章　集成运算放大器的应用 [例2]求图示电路中uo与uI1、uI2的关系。

  9. R2// R3= R1//Rf  [例3]差动运算电路的设计 Rf = 10 k 条件： 要求： uo = uI1  2uI2 R1 = 5 k R2 = 2R3 R2= 10 k R3= 5 k = 5//10

  10. 课堂练习

  11. 1.2 积分与微分运算电路 = 1. 积分运算电路 当 uI = UI 时， 设 uC(0) = 0 时间常数 =R1Cf

  12. ui uo t t 0 0 TM -Uom 反相积分器：如果ui=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 求积到饱和值的时间： 设Uom=15V,ui=+3V, R=10k ,C=1F

  13. 2 1 2 3 4 5 uo t 0 ui -2 -4 t -6 0 练习: 画出在给定输入波形作用下积分器的输出波形。

  14. ui uo t t 0 0 应用举例：输入方波，输出是三角波。

  15. [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：

  16. 将 代入以上两式，得 ， ，当uo变为0V时，有 （2）因 ，输出电压uo变为0V 故需经过

  17. uI t O uO t O 2. 微分运算电路 虚地 虚断 R2 = Rf 微分电路输出电压： RfC1 =  —时间常数

  18. 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。 u+ = u-= us io = i1 = us / R1 1. 输出电流与负载大小无关 特点： 2. 恒压源转换成为恒流源

  19. [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。[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

  20. 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t＞0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。

  21. uI t O 电子开关 6 V us 1 ms O t uO O t 例7开关延迟电路  3 V 当 uO  6 V 时 S 闭合，  3 V

  22. 5 0.1 0.3 0.5  5 uO/V uI/V 5 t/ms t/ms 5 例 8利用积分电路将方波变成三角波 10 nF 时间常数 =R1Cf = 0.1 ms 10 k 设 uC(0) = 0 =  5 V = 5 V

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