06-1比例运算电路解读

16.1.1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。3iokUU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。46.1.1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6－1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：6111110RURURUUIiifofofofRURURUUI011RURUoiifoURRU11RRUUAfiou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”7T形网络反向比例运算电路中的平衡电阻为：iouRRRRRRu)//1(-342142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、R3和R4电阻所组成的T形网络替代。4321NP//////RRRRRR)(,,,423421234224413223233322112RRRRRRuuiiiRiRiuRuRRiRRiRiRiRuiiiooii)//1(342142RRRRRRuuAiou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。96.1.2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。ifouRRu)1(1NPuu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”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0PNiiiofuuuRRRu1111RRuuAfiouiuuu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PuuRRRuiP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：)1()1(11RRPRRRRRAffPu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111RRAfu电压跟随器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。11RRuuAfiou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=10R1例题110)1(13424RRRRRAu)1()1(11RRPRRRRRAffPu3142////RRRRRRNP)1(13424RRRRRAu14mV8.1424iiouRRRPuuu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：)1(13424RRRRRAu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=-33，且R1=10k，R2=R4=100k。求R5和R6的阻值。例题216根据RP=RN的关系可得R6的值为：3310011))(1(45122111RRRRAAuuuuuuAuuooioiou〖解〗电压放大被多数为：R5=300kR6=R4//R5=75k17