同相输入比例运算电路、加法运算电路减法运算电路案例分析
同相输入比例运算电路、加法运算电路减法运算电路案例分析
1.同相输入比例运算电路
电路如图3.7(a)所示。
(a) 同相输入比例运算电路 (b)电压跟随器
图3.7 比例运算电路
根据运放工作在线性区的两条分析依据可知：
f 1i i =，i u u u ==+-
而
F
o
F o f 1
110R u u R u u i R u R u i i i
-=
-=-=-=
--
由此可得：
i u R R u ????
?
?+=1F o 1 输出电压与输入电压的相位相同。
同反相输入比例运算电路一样，为了提高差动电路的对称性，平衡电阻F 1p //R R R =。 闭环电压放大倍数为：
1
F o 1R R u u A i uf +==
可见同相比例运算电路的闭环电压放大倍数必定大于或等于1。当0f =R 或∞=1R 时，i u u =o ，即1=uf A ，这时输出电压跟随输入电压作相同的变化，称为电压跟随器，电路如
图3.7(b)所示。
2.加法运算电路
加法运算电路如图3.8(a)图所示。
(a) 加法运算电路 (b)减法电路
图3.8 加减运算电路
根据运放工作在线性区的两条分析依据可知：
21f i i i +=
111R u i i =
，222R u i i =，F o f R u i -= 由此可得：
)(
22
F 11F o i i u R R
u R R u +-= 若F 21R R R ==，则：
)(21o i i u u u +-=
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。这一运算关系可推广到有更多个信号输入的情况。平衡电阻F 21p ////R R R R =。
3.减法运算电路
减法电路如图3.8(b)图所示。 由叠加定理：
u i 1单独作用时为反相输入比例运算电路，其输出电压为：
11F o
i u R R
u -=' u i 2单独作用时为同相输入比例运算，其输出电压为： 2323
1F o 1i u R R R R R u +???? ?
?+='' u i 1和u i 2共同作用时，输出电压为：
2323
1F 11F o o
o 1i i u R R R R R u R R u u u +???? ?
?++-=''+'= 若∞=3R （断开），则：
21F 11F o 1i i u R R u R R u ???? ?
?++-
= 若21R R =，且F 3R R =，则：
)(121
F
o i i u u R R u -=
若F 321R R R R ===，则：
12o i i u u u -=
由此可见，输出电压与两个输入电压之差成正比，实现了减法运算。该电路又称为差动输入运算电路或差动放大电路。
例：有一集成运算放大器电路如下图3.9所示，求输入与输出关系。
图3.9 运算电路
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。
1
1
F
22F o12F 11F o 2
o1)(i i i i u R R u R R u R R u R R u u u -=+-=-= 例2：一集成运算放大器电路如下图3.10所示，求输入与输出关系。
u o
u i 1u i 2
图3.10 运算电路
解：电路由两级放大电路组成。第一级由运放A 1、A 2组成，它们都是同相输入，输入电阻很高，并且由于电路结构对称，可抑制零点漂移。根据运放工作在线性区的两条分析依据可知：
)
(2o2o12
11
21212
221
11u u R R R u u u u u u u u u u i i i i -+=
-=-====--+-+-
故： )(212112o2o1i i u u R R u u -????
?
?+=- 第二级是由运放A 3构成的差动放大电路，其输出电压为：
)(21)(2112341o 2o 34o i i u u R R R R u u R R u -????
?
?+-=-= 电压放大倍数为：
???
?
??+-=-=
12
34
21o 21R R R R
u u u A i i uf 3.积分运算电路
积分运算电路如图3.11(a)图所示。
u －U O t t
(a)运算电路 (b) u i 为恒定电压时积分电路u o 的波形
图3.11 积分运算电路
由于反相输入端虚地，且-+=i i ，由图可得：
C R i i =
R u i i R =
，dt
du
C dt du C i C o C
-=
= 由此可得：
?-
=dt u RC
u i 1
o 输出电压与输入电压对时间的积分成正比。
若u i 为恒定电压U ，则输出电压u o 为：
t RC
U u -
=o
5.微分运算电路
微分运算电路如图3.12(a)图所示。
(a) 微分运算电路 (b) 波形
图3.12 积分运算电路
由于反相输入端虚地，且-+=i i ，由图可得：
C R i i =
R u i R o -
=，dt du C dt du C i i C ==C 由此可得：
dt
du RC
u i
-=o 输出电压与输入电压对时间的微分成正比。
若u i 为恒定电压U ，则在u i 作用于电路的瞬间，微分电路输出一个尖脉冲电压，波形如图所示。
比例求和运算电路
实验八 比例求和运算电路 —、实验目的 1、掌握用集成运算放大器组成比例、求和电路的特点及性能。 2、学会上述电路的测试和分析方法。 二、实验原理 1、比例运算放大电路包括反相比例，同相比例运算电路，是其他各种运算电路的基础，我们在此把它们的公式列出： 反相比例放大器 10R R V V A F i f -== 1R r if = 同相比例放大器 1 01R R V V A F i f +== ()id Od r F A r +=1 式中Od A 为开环电压放大倍数F R R R F +=11 id r 为差模输入电阻 当0=F R 或∞=1R 时，0=f A 这种电路称为电压跟随器 2、求和电路的输出量反映多个模拟输入量相加的结果，用运算实现求和运算时，可以采用反相输入方式，也可以采用同相输入或双端输入的方式，下面列出他们的计算公式。 反相求和电路 22 110i F i F V R R V R R V ?+?-= 若 21i i V V = ，则 ()210i i F V V R R V += 双端输入求和电路 ??? ??-'=∑∑21120i i F V R R V R R R R V 式中： F R R R //1=∑ 32//R R R ='∑ 三、实验仪器 l 、数字万用表 2、示波器 3、信号发生器 4、集成运算放大电路模块
四、预习要求 1、计算表8-l中的V0和A f 2、估算表8-3的理论值 3、估算表8- 4、表8-5中的理论值 4、计算表8-6中的V0值 5、计算表8-7中的V0值 五、实验内容 1、电压跟随器 实验电路如图8-l所示. 图8-l电压跟随器按表8-l内容实验并测量记录。 表 8-1 V i（V）-2 -0.5 0 0.5 0.98 V0（V）R L=∞ R L= 5K1 4,96 2、反相比例放大器 实验电路如图8-2所示。 图8-2反相比例放大器(l) 按表8-2内容实验并测量记录. 表8-2
反相比例运算电路
西安建筑科技大学华清学院课程设计（论文） 课程名称：模拟电子线路电课程设计 题目：反相比例运算电路 院（系）：机械电子工程系 专业班级：电子信息科学与技术0902 姓名：谢宏龙 学号：0906030216 指导教师：高树理 2011年7 月8 日
摘要 本设计主要通过Multisim软件实现了对模拟电子基础中的集成运电路的设计和模拟。小组成员分别对由集成运放电路组成的反相运算放大电路和同相运算放大电路进行设计。设计主要内容包括：由集成运算放大电路组成的反相比例运算放大电路跟随器的输出波形的观察和比较，求出它的电压放大倍数，电阻的分析和比较，共模输入电压的比较分析，构成同相比例运算放大电路的原理和特性的介绍，通过对同相和反相比例运算放大电路的比较得出一些结论。在本设计中，不仅包括实验所要求的内容，而且对由集成运算放大电路构成的同相放大电路和由集成运放构成的反相比例运算放大电路原理和作用作了比较详细的的说明，这样能够使大家更好的对其组成的电路能够更好的了解，同时也使人们了解到了其的应用以及功能所在，以便更合理的应用它们。 关键字Multisim，反相运算放大器，同相运算放大器，
目录 1绪论 (2) 2M u l t i s i m的简介 (3) 3集成运算放大器电路的介绍和特性 (3) 3.1介绍 (3) 3.2特性 (3) 4由集成运算短路构成的反相比例运算电路的设计 (4) 4.1电路图设计 (4) 4.2反相比例运算电路波形的观察 (4) 4.3 由集成运算短路构成的反相比例运算电路特性 (5) 5 由集成运算短路构成的同相比例运算电路的特性和原理 (5) 5.1原理 (5) 5.2特性 (6) 6反相比例运算电路和同相电路的对比 (6) 7课设的体会与心得 (6) 8结束语 (7)
同相比例和反相比例放大器-成考
同相比例和反相比例 一、反相比例运算放大电路 反相输入放大电路如图1所示，信号电压通过电阻R 1加至运放的反相输入端，输出电压v o 通过反馈电阻R f 反馈到运放的反相输入端，构成电压并联负反馈放大电路。R ￠为平衡电阻应满足R ￠= R 1//R f 。 利用虚短和虚断的概念进行分析，v I=0，v N=0，i I =0，则 即 ∴ 该电路实现反相比例运算。 反相放大电路有如下特点 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．v N= v P ，而v P=0，反相端N 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R 1，输出电阻近似为零。 二、同相比例运算电路 图 1 反相比例运算电路
同相输入放大电路如图1所示，信号电压通过电阻 R S加到运放的同相输入端，输出电压v o通过电阻R1 和R f反馈到运放的反相输入端，构成电压串联负反馈放 大电路。 根据虚短、虚断的概念有v N=v P=v S，i1=i f 于是求得 所以该电路实现同相比例运算。 同相比例运算电路的特点如下 1．输入电阻很高，输出电阻很低。 2．由于v N=v P=v S，电路不存在虚地，且运放存在共模输入信号，因此要求运放有较高的共模抑制比。 三、加法运算电路 图1所示为实现两个输入电压v S1、v S2的反 相加法电路，该电路属于多输入的电压并联负反馈 电路。由于电路存在虚短，运放的净输入电压v I= 0，反相端为虚地。利用v I=0，v N=0和反相端输入 电流i I=0的概念，则有 或 图1 同相比例运算电路 图1 加法运算电路
比例求和运算电路
实验八 比例求与运算电路 —、实验目的 1、掌握用集成运算放大器组成比例、求与电路的特点及性能。 2、学会上述电路的测试与分析方法。 二、实验原理 1、比例运算放大电路包括反相比例,同相比例运算电路,就是其她各种运算电路的基础,我们在此把它们的公式列出: 反相比例放大器 10R R V V A F i f -== 1R r if = 同相比例放大器 1 01R R V V A F i f +== ()id Od r F A r +=1 式中Od A 为开环电压放大倍数F R R R F +=11 id r 为差模输入电阻 当0=F R 或∞=1R 时,0=f A 这种电路称为电压跟随器 2、求与电路的输出量反映多个模拟输入量相加的结果,用运算实现求与运算时,可以采用反相输入方式,也可以采用同相输入或双端输入的方式,下面列出她们的计算公式。 反相求与电路 22 110i F i F V R R V R R V ?+?- = 若 21i i V V = ,则 ()210i i F V V R R V += 双端输入求与电路 ?? ? ??-'=∑∑21120i i F V R R V R R R R V 式中: F R R R //1=∑ 32//R R R ='∑ 三、实验仪器 l 、数字万用表 2、示波器 3、信号发生器 4、集成运算放大电路模块 四、预习要求 1、计算表8-l 中的V 0与A f 2、估算表8-3的理论值 3、估算表8- 4、表8-5中的理论值 4、计算表8-6中的V 0值 5、计算表8-7中的V 0值 五、实验内容
1、电压跟随器 实验电路如图8-l所示、 图8-l电压跟随器按表8-l内容实验并测量记录。 V i (V) -2 -0、5 0 0、5 0、98 V (V) R L =∞ R L = 5K1 4,96 2、反相比例放大器 实验电路如图8-2所示。 图8-2反相比例放大器 (l) 按表8-2内容实验并测量记录、 直流输入电压U i (mV) 3 000 输出电压U 理论估算(mV) 实测值(mV) 10800 误差 (2) 按表8-3要求实验并测量记录、 测试条件理论估算值实测值 ΔU R L 开路,直流输入信号U i 由0变为800mV ΔU AB ΔU R2 ΔU R1
反向比例运算电路
反向比例运算电路 （1）电路的组成 图—1 反向比例运算电路的组成如图—1所示。由图可见，输入电压u i 通过电阻R 1加在运放的反向输入端。R f 是沟通输出和输入的通道，是电路的反馈网络。 同向输入端所接的电阻R P 为电路的平衡电阻，该电阻等于从运放的同向输入端 往外看除源以后的等效电阻，为了保证运放电路工作在平衡的状态下，同相输入端的电阻应该取 R P =R 1//R f （2）电压放大倍数
图-2 理想运算放大器组成的反相比例运算电路见图-2，显然是一个电压并联负反馈电路。 在输入信号作用下，输入端有电流i I、i′I、 i f 。 根据虚断的特性有i'I≈0 于是i I≈i f 根据虚短的特性，有u+ ≈ u- 所以 放大倍数A u为 （3）反向比例运算电路的输入电阻 为了保证运放电路工作在平衡的状态下，同相输入端的电阻应该取 R P =R1//R f （4）由于反向比例运算电路具有虚地的特点。所以共模输入电压为 反相比例运算电路由于具有“虚地”的特点，运放的同相输入端和反相输入端均为0电位，所以反相比例运算电路的共模输入电压等于0。 结论： 1. 电路是深度电压并联负反馈电路，理想情况下，反相输入端“虚地”，共模输入电压低。 2. 实现了反相比例运算。|Au| 取决于电阻 R f和 R1之比。U0与 U i反相， | Au | 可大于1、等于 1 或小于 1 。 3. 电路的输入电阻不高，输出电阻很低。 4. 虽然理想运放的输入电阻为无穷大，由于引入并联负反馈后，电路的输入电阻减少了，变成R 1 ，要提高反向比例运算放大器的输入电阻，需加大电阻 R 1的值。R 1 的值越大，R f 的值也必需加大，电路的噪声也加大，稳定性越差。 f o 1 I R u R u - ≈ 1 I I I I i R i u i u R= - = =
(完整word版)比例运算电路
比例运算电路 定义：将输入信号按比例放大的电路，称为比例运算电路。 分类：反向比例电路、同相比例电路、差动比例电路。（按输入信号加入不同的输入端分） 比例放大电路是集成运算放大电路的三种主要放大形式 (1)反向比例电路 输入信号加入反相输入端,电路如图(1)所示: 输出特性：因为：， 所以： 从上式我们可以看出：Uo 与Ui 是比例关系，改变比例系数 ，即可改变Uo 的数值。负号表示输出电压与输入电压极性相反。 反向比例电路的特点： (1)反向比例电路由于存在"虚地",因此它的共模输入电压为零.即:它对集成运放的共模抑制比要求低 (2)输入电阻低:r i =R 1.因此对输入信号的负载能力有一定的要求. (2)同相比例电路 输入信号加入同相输入端,电路如图(2)所示: 输出特性：因为：（虚短但不是虚地）； ；
所以： 改变R f /R 1 即可改变Uo的值，输入、输出电压的极性 相同 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 (3)差动比例电路 输入信号分别加之反相输入端和同相输入端,电路图如图 (3)所示: 它的输出电压为： 由此我们可以看出它实际完成的是：对输入两信号的差运算。 十：和、差电路 (1)反相求和电路 它的电路图如图(1)所示:（输入端 的个数可根据需要进行调整）其中 电阻R'为: 它的输出电压与输入电压的关系为： 它可以模拟方程：。它的特点与反相比例电路相同。它可十分方便的某一电路的输入电阻，来改变电路的比例关系，而不影响其它路的比例关系。 （2）同相求和电路 它的电路图如图（2）所示：（输入 端的个数可根据需要进行调整）
实验四 比例求和运算电路实验报告
实验四 比例求与运算电路 一、实验目的 1.掌握用集成运算放大器组成比例、求与电路的特点及性能。 2.学会上述电路的测试与分析方法。 二、实验仪器 1、数字万用表 2、信号发生器 3、双踪示波器 其中,模拟电子线路实验箱用到直流稳压电源模块,元器件模组以及“比例求与运算电路”模板。 三、实验原理 (一)、比例运算电路 1.工作原理 a.反相比例运算,最小输入信号min i U 等条件来选择运算放大器与确定外围电路元件参数。 如下图所示。 10k Ω 输入电压i U 经电阻R 1加到集成运放的反相输入端,其同相输入端经电阻R 2 接地。输出电压O U 经R F 接回到反相输入端。通常有: R 2=R 1//R F 由于虚断,有 I +=0 ,则u +=-I +R 2=0。又因虚短,可得:u -=u +=0 由于I -=0,则有i 1=i f ,可得: F o 1i R u u R u u -=--- 由此可求得反相比例运算电路的电压放大倍数为: ??? ???? ==-==1i i if 1F i o uf R i u R R R u u A 反相比例运算电路的输出电阻为:R of =0
输入电阻为:R if =R 1 b.同相比例运算 A V i V o F 100k Ω R 1 10k Ω R 2 10k Ω A B 输入电压i U 接至同相输入端,输出电压O U 通过电阻R F 仍接到反相输入端。R 2的阻值应为R 2=R 1//R F 。 根据虚短与虚断的特点,可知I -=I +=0,则有 o F u R R R u ?+= -11 且 u -=u +=u i ,可得: i o F u u R R R =?+11 1 F i o uf R R 1u u A +== 同相比例运算电路输入电阻为: ∞==i i if i u R 输出电阻: R of =0 以上比例运算电路可以就是交流运算,也可以就是直流运算。输入信号如果就是直流,则需加调零电路。如果就是交流信号输入,则输入、输出端要加隔直电容,而调零电路可省略。 (二)求与运算电路 1.反相求与 根据“虚短”、“虚断”的概念 1212i i o F u u u R R R +=- 1212()F F o i i R R u u u R R =-+ 当R 1=R 2=R,则 12()F o i i R u u u R =-+ 四、实验内容及步骤 1、、电压跟随电路 实验电路如图1所示。按表1内容进行实验测量并记录。 理论计算: 得到电压放大倍数: 即:Ui=U+=U-=U
同相输入比例运算电路
同相输入比例运算电路先知[理想的教育发表于2006-12-12 14:33:00] 课题名称：同相输入比例运算电路李 教时：1教时班级： 一、教学目标： 1、掌握虚短和虚断的概念以及应用 2、掌握同相输入比例运算电路的特点 3、掌握同相输入比例运算电路的输出电压推导过程 4、掌握集成运放问题的一般解题方法和步骤 二、教学重点：输出电压的推导过程 三、教学难点；输出电压的推导方法 四、教具和环境：多媒体教室及多媒体教学系统 五、教学内容和教学步骤： [复习导课]：上次课我们学习了集成运放的理想特性和两个推论。 提问：什么是集成运放的理想特性？ 学生回答。 教师明确答案。 教师展示动画：虚短和虚断 虚短和虚断是两个重要的推论。我们将如何应用它呢？ 我们一起学习“同相输入比例运算电路” [学习新知识] 一、任务驱动：1、电路特点：2、VO和Vi 的关系 二、讲解： 1、电路特点：（1）Vi——B（+）；（2）VO—RF—A（—）；（3）A（—）—地 2、输出电压推导： 方法一课件展示 方法二黑板领讲 放大倍数及比例系数： 3、结论：放大倍数与A vo 无关，取决于R f 的R1 比值。 4、名字由来：VO 和Vi 同相，且有比例关系。
[例题解析]例1 例2 [巩固练习]1同相比例集成运放的反馈类型为（） A、电压串联负反馈； B、电压并联饭反馈； C、电流串联负反馈； D、电流并联负反馈。 2同相比例集成运放的输入信号是从_____输入的（同相输入端/反向输入端）。 3（1）R f =0时，求Vo 和Vi 的关系？ （2）R f =0，R1=∞时，求Vo 和Vi 的关系？ [知识总结] 1、R f =0，R1=∞时，为电压跟随器 电压跟随器是同相输入比例运算电路的特例。 2、反馈类型： 3、解题的一般步骤： （1）利用虚短和虚断得结论 （2）节点电流公式和欧姆定理 （3）求解 4、思考：比较同相比例运算电路和反相比例运算电路的异同 [参考材料] [作业] 阅读全文(536)| 回复(0)| 引用通告(1)| 编辑
同相输入比例运算电路、加法运算电路减法运算电路案例分析
同相输入比例运算电路、加法运算电路减法运算电路案例分析 1.同相输入比例运算电路 电路如图3.7(a)所示。 (a) 同相输入比例运算电路 (b)电压跟随器 图3.7 比例运算电路 根据运放工作在线性区的两条分析依据可知： f 1i i =，i u u u ==+- 而 F o F o f 1 110R u u R u u i R u R u i i i -= -=-=-= -- 由此可得： i u R R u ???? ? ?+=1F o 1 输出电压与输入电压的相位相同。 同反相输入比例运算电路一样，为了提高差动电路的对称性，平衡电阻F 1p //R R R =。 闭环电压放大倍数为： 1 F o 1R R u u A i uf +== 可见同相比例运算电路的闭环电压放大倍数必定大于或等于1。当0f =R 或∞=1R 时，i u u =o ，即1=uf A ，这时输出电压跟随输入电压作相同的变化，称为电压跟随器，电路如 图3.7(b)所示。 2.加法运算电路 加法运算电路如图3.8(a)图所示。
(a) 加法运算电路 (b)减法电路 图3.8 加减运算电路 根据运放工作在线性区的两条分析依据可知： 21f i i i += 111R u i i = ，222R u i i =，F o f R u i -= 由此可得： )( 22 F 11F o i i u R R u R R u +-= 若F 21R R R ==，则： )(21o i i u u u +-= 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。这一运算关系可推广到有更多个信号输入的情况。平衡电阻F 21p ////R R R R =。 3.减法运算电路 减法电路如图3.8(b)图所示。 由叠加定理： u i 1单独作用时为反相输入比例运算电路，其输出电压为： 11F o i u R R u -=' u i 2单独作用时为同相输入比例运算，其输出电压为： 2323 1F o 1i u R R R R R u +???? ? ?+='' u i 1和u i 2共同作用时，输出电压为： 2323 1F 11F o o o 1i i u R R R R R u R R u u u +???? ? ?++-=''+'= 若∞=3R （断开），则： 21F 11F o 1i i u R R u R R u ???? ? ?++- = 若21R R =，且F 3R R =，则： )(121 F o i i u u R R u -= 若F 321R R R R ===，则： 12o i i u u u -=