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运算电路

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集成运放是一个已经装配好的高增益直接耦合放大器,加接反馈网络以后,就组成了运算电路。

1. 运算电路的输入输出关系,仅仅决定于反馈网络;因此只要选取适当的反馈网络,就可以实现所需要的运算功能,如比例、加减、乘除、微积分、对数等。

2. 这样的运算电路,被广泛地应用于对模拟信号进行 各种数学处理,称之为模拟运算电路。

3. 模拟运算电路通常表现输入/输出电压之间的函数关系

运算电路可分为模拟运算电路和数字运算电路两大类。模拟运算电路具有电路简单,成本低,实时性强等特点。

引起模拟运算电路运算误差的主要因素

运放参数的非理想性引起运算误差。其中Kd,Rd,CMRR,Uo,Id和Io的影响是主要的。为减小运算误差,Kd,Rd,和CMRR越大越好,Uo,Io越小越好。

运放噪声和外围电阻噪声引起运算误差。对由电阻阻值误差引起的运算误差,容易根据运算电路的输出表达式,用求偏导的方法求得。为减小电阻阻值误差引起的运算误差,可选用温度系数小的精密电阻,必要时还可在电路中设置调节环节来补偿。

运放参数随工作频率变化引起的运算误差。反馈网络通常是无源网络,无源元件可选用高稳定性的元件,因而电路增益可获得很高的稳定性,也就抑制了运放参数变化引起的运算误差。

CMOS运算电路可以分逻辑运算电路和算术运算电路两类,C660四异或门和C663四位数字量值比较器是逻辑运算电路中两个典型的电路。算术运算电路包括C661双全加器、C662四位超前进位全加器、CH14560NBCD全加器及CH14561"9"补码电路和J690BCD比例乘法器等。


  


  


  


  

反相比例运算电路

电路如下图所示,其中电阻R引入反相输入信号Ui,电阻Rf引入深度负反馈,使运放工作于线性区,根据前述的两个分析依据,很容易可以推出:

U+= U-= 0V(即同相和反相输入端皆为虚地)

Au = Uo / Ui = - Rf / R,  由式可知为反相比例运算电路,

若Rf = R,则Au =-1,即为反相器。

2.同相比例运算电路(如右图)

3.反相求和运算电路

如果在反相输入端增加输入电路,则构成反相求和(加法)运算电路。 当R1 = Rf 时,Uo = -Ui1

4.同相求和运算电路

如果在同相输入端增加若干输入电路(如右图所示),则构成同相求和运算电路。

容易得出,分析此电路时可运用节点电压法求,得到Uo = (1+Rf / R1)x(ui1·R'·R22+ui2·R'·R21)/R21·R22+R'·(R21+R22)。

5.差分比例运算电路

如果在同相和反相输入端分别加上输入信号(如右图所示),则构成差分比例运算电路。

6.积分运算电路

 与反相比例运算电路相比,用电容C代替电阻Rf作为负反馈元件(如右

图所示),就成为积分运算电路。