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1、7.3 基本运算电路第7章 集成运算放大电路7.3 7.3 基本运算电路基本运算电路12目录CONTENTS3反相比例运算电路反相比例运算电路同相比例运算电路同相比例运算电路加法、减法运算电路加法、减法运算电路 图图是反相比例运算电路。是反相比例运算电路。 输入信号输入信号uI经电阻经电阻R1加到加到u-端，而端，而u端经电阻端经电阻R2接地。为使放大器工作在线性接地。为使放大器工作在线性区，在运放的区，在运放的uO端与端与u-端之间接有反馈元端之间接有反馈元件件RF，由于输入信号、输出信号的极性相，由于输入信号、输出信号的极性相反，故该电路组成了电压并联负反馈电路。反，故该电路组成了电压并联
2、负反馈电路。此时电路的电压放大倍数，称闭环放大倍此时电路的电压放大倍数，称闭环放大倍数数AuF。7.3 7.3 基本运算电路基本运算电路反相比例运算电路反相比例运算电路 同相比例运算电路同相比例运算电路加法、减法运算电路加法、减法运算电路图图7.3.1 反相比例运算电路反相比例运算电路iFR1i1R2+uI（a）+RFuOu+ u-7.3 7.3 基本运算电路基本运算电路反相比例运算电路反相比例运算电路同相比例运算电路同相比例运算电路加法、减法运算电路加法、减法运算电路所以反相比例运算电路的输出电压为所以反相比例运算电路的输出电压为闭环电压放大倍数为闭环电压放大倍数为 则则 - uI uO R
3、1 RF uO uI RF R1 AuF uI R1 uO RF 当当RF = R1时，时， uO= uI，故故称为称为反相器反相器。 由由“虚短虚短”、“虚断虚断”可知可知 u-u+=0 i-i+0 运运放的反相端没有接地，但和地一样是零电位，称为放的反相端没有接地，但和地一样是零电位，称为“虚地虚地”。 因因 i1= iF图图7.3.1 反相比例运算电路反相比例运算电路iFR1i1R2+uI（a）+RFuOu+ u-而而 i1 = ， iF = = - uI 0uO uO R1 RF RF 7.3 7.3 基本运算电路基本运算电路 电路电路中，为提高运放输入级的对称性。同相中，为提高运放输
4、入级的对称性。同相输入端必须接有电阻输入端必须接有电阻R2，使同相输入端和反相输，使同相输入端和反相输入端的入端的外外接接电阻相等，称为电阻相等，称为平衡电阻平衡电阻， 通常通常取取R2 ，R2的接入对运算结果的接入对运算结果无影响。无影响。R1RFR1+RF图图7.3.1 反相比例运算电路反相比例运算电路iFR1i1R2+uI（a）+RFuOu+ u-反相比例运算电路反相比例运算电路 同相比例运算电路同相比例运算电路加法、减法运算电路加法、减法运算电路7.3 7.3 基本运算电路基本运算电路反相比例运算电路反相比例运算电路同相比例运算电路同相比例运算电路加法、减法运算电路加法、减法运算电路例
5、例 如图电路如图电路中，中，已知已知uI 1V、RF20k、R1 2k，求求uO 。RF 20uO uI （1）10（V） R1 2图图7.3.1 反相比例运算电路反相比例运算电路iFR1i1R2+uI（a）+RFuOu+ u-解：解：由由uO uI 得得 RF R1 7.3 7.3 基本运算电路基本运算电路反相比例运算电路反相比例运算电路同相比例运算电路同相比例运算电路加法、减法运算电路加法、减法运算电路 如图是如图是同相比例运算电路。由图看同相比例运算电路。由图看出信号从运出信号从运放放u+端端输入，输出输入，输出端端uO与与u-端端接入反馈电阻接入反馈电阻Rf，形成电压串联，形成电压串联
6、负反馈。负反馈。因因uO与与u+同同相位，故称为同相相位，故称为同相比例运算电路。比例运算电路。为使运放工作在线性区，为使运放工作在线性区，在电路的输出端通过反馈电阻在电路的输出端通过反馈电阻Rf加加到到u-端端实现负反馈。实现负反馈。因因u- u+uI0，故此，故此时反相输入端不再为时反相输入端不再为“虚地虚地”，应以，应以u-uI代替。代替。 u+ u-+图图7.3.2 同相比例运算电路同相比例运算电路i1+iFRfR1R2uIuO7.3 7.3 基本运算电路基本运算电路反相比例运算电路反相比例运算电路同相比例运算电路同相比例运算电路加法、减法运算电路加法、减法运算电路由由“虚短虚短”、“
7、虚断虚断”可知可知 i1iF u-u+=uI则电路的输出电压为则电路的输出电压为即闭环电压放大倍数为即闭环电压放大倍数为 所以所以 = u- uI uO R1 R1 R1+RfuO 1+ uI （7.3.4）RfR1Auf 1+ （7.3.5）uO RfuI R1 当当Rf=0或或R1开路时开路时， 0，所以，所以 uO= uI，即电压放，即电压放大倍数为大倍数为1，称为，称为电压跟随器电压跟随器。RfR1u+ u-+图图7.3.2 同相比例运算电路同相比例运算电路i1+iFRfR1R2uIuO+uIuO+ 电压跟随器电压跟随器7.3 7.3 基本运算电路基本运算电路反相比例运算电路反相比例运
8、算电路同相比例运算电路同相比例运算电路加法、减法运算电路加法、减法运算电路例例 如图电路如图电路中，中，已知已知uI1V、Rf20k、R12k。最大输出电压。最大输出电压UOPP12V。求输出。求输出电压电压uO。解解：由：由式式 可可得得 uO 1+ uI 1+ 111（V）Rf 20R1 2uO 1+ uIRfR1u+ u-+图图7.3.2 同相比例运算电路同相比例运算电路i1+iFRfR1R2uIuO7.3 7.3 基本运算电路基本运算电路反相比例运算电路反相比例运算电路同相比例运算电路同相比例运算电路加法、减法运算电路加法、减法运算电路 在在反相输入端增加若干个输入信号组成的反相输入端
9、增加若干个输入信号组成的电路，就构成电路，就构成反相加法运算电路反相加法运算电路，如图所示，如图所示。根据根据“虚短虚短” 、“虚断虚断”、 “虚地虚地”得得 1加法运算电路加法运算电路于于是，输出电压为是，输出电压为 uI1 uI2 uO iF i11i12 - R11 R12 Rf i11 i12 uI1 uI2R11 R12 uO uI1 uI2 （7.3.7） Rf Rf R11 R12i12图图7.3.3 加法运算电路加法运算电路i11iFR12R2+uI1uO+RfR11uI2当当R11=R12 =Rf时，时，则则uO（uI1uI2）。 7.3 7.3 基本运算电路基本运算电路反相
10、比例运算电路反相比例运算电路同相比例运算电路同相比例运算电路加法、减法运算电路加法、减法运算电路例例 图加法电路中，若图加法电路中，若R11=5k，R12=10k，Rf =20k，UI1=1V，UI2=2V。UOPP=12V。求。求UO。解解：由式（）可求出：由式（）可求出 R11 R12 5 10UO （ UI1 UI2 ） ( 1 2 ) 8VRf Rf 20 20i12图图7.3.3 加法运算电路加法运算电路i11iFR12R2+uI1uO+RfR11uI27.3 7.3 基本运算电路基本运算电路反相比例运算电路反相比例运算电路同相比例运算电路同相比例运算电路加法、减法运算电路加法、减法
11、运算电路图图7.3.4 减法运算电路减法运算电路R3+uI1uO+RFR1uI2R22减法运算电路减法运算电路 减减法运算电路如图所示。减法运算电路的两个法运算电路如图所示。减法运算电路的两个输入端都有信号输入端都有信号输入。输入。 当当R1=R2=RF=R3时，式（）为时，式（）为uOuI2 uI1 （）u- u+ uI2 R3R2+R3 uI1uO uI1u-R1+Rf R1故故得得 uO（1） uI2 uI1 （7.3.10）Rf R3 RfR1 R2+R3 R17.3 7.3 基本运算电路基本运算电路反相比例运算电路反相比例运算电路同相比例运算电路同相比例运算电路加法、减法运算电路加法、减法运算电路例例 图图减法电路中，设减法电路中，设Rf=R1=R2= R3，UI1=3V，UI2=1V。求输出电压求输出电压UO。 解：解：因为因为Rf=R1=R2= R3，故可得故可得 UOUI2UI1=132（V）图图7.3.4 减法运算电路减法运算电路R3+uI1uO+RFR1uI2R27.3 7.3 基本运算电路基本运算电路反相比例运算电路反相比例运算电路同相比例运算电路同相比例运算电路加法、减法运算电路加法、减法运算电路