2022-2023学年高二物理竞赛课件：比例运算电路

比例运算电路 第四章 信号放大与运算电路 1.反相比例运算 以后如不加说明，输入、输出的另一端均为地()。 电压放大倍数 因虚短, 所以u–=u+= 0， 称反相输入端“虚地”— 反相输入的重要特点 因虚断，i+= i– = 0 ， uo RF ui R2 R1 + + – – + +  –  i1  if 因要求输入端静态时u+、 u– 对地电阻相同，所以 平衡电阻 R2 = R1 // RF 比例运算电路 if i1 i– i+ u+= 0 第四章 信号放大与运算电路 ⑤ 电压并联负反馈，输入、输出电阻低， ri = R1。共模输入电压低。 结论： ① Auf为负值，即 uo与 ui 极性相反。因为 ui 加 在反相输入端。 ② Auf 只与外部电阻 R1、RF 有关，与运放本 身参数无关。 ③ | Auf | 可大于 1，也可等于 1 或小于 1 。 ④ 因u–= u+= 0 ， 所以反相输入端“虚地”。 第四章 信号放大与运算电路 因虚断，i+= i– = 0 ， 所以 i1  if 因虚短，所以 u– = ui uo RF ui R2 R1 + + – – + +  –  2.同相比例运算 if i1 i– i+ u+ = ui 第四章 信号放大与运算电路 ⑤ 电压串联负反馈，输入电阻高、输出电阻低， 共模输入电压可能较高。 结论： ① Auf 为正值，即 uo与 ui 极性相同。因为 ui 加 在同相输入端。 ② Auf只与外部电阻 R1、RF 有关，与运放本 身参数无关。 ③ Auf ≥ 1 ，不能小于 1 。 ④ u– = u+ ≠ 0 ，反相输入端不存在“虚地”现象。 第四章 信号放大与运算电路 例：电路如下图所示，已知 R1= 10 k ，RF = 50 k 。 求：1. Auf 、R2 ； 2. 若 R1不变，要求Auf为 – 10，则RF 、 R2 应为 多少？ 解：1. Auf = – RF  R1 = –50  10 = –5 R2 = R1  RF = 8.3 k 2. 因 Auf = – RF / R1 = – RF  10 = –10 故得 RF = –Auf  R1 = –(–10) 10 =100 k R2 = 10  100  (10 +100) = 9. 1 k uo RF ui R2 R1 + + – – + +  –  第四章 信号放大与运算电路 当 R1=  且 RF = 0 时， uo = ui ， Auf = 1， 称电压跟随器。 uo RF ui R2 R1 + + – – + +  –  由运放构成的电压跟 随器输入电阻高、输出 电阻低，其跟随性能比 射极输出器更好。 uo ui + + – – + +  –  左图是一电压跟随器，电源经两个电阻分压后加在电压跟随器的输入端，当负载RL变化时，其两端电压 uo不会随之变化。 uo + – + +  –  15k RL 15k +15V 7.5k 例： 第四章 信号放大与运算电路 因虚短, u–= u+= 0 平衡电阻： R2= Ri1 // Ri2 // RF ii2 ii1 if ui2 uo RF ui1 Ri2 Ri1 + +  –  R2 + – 因虚断，i– = 0 所以 ii1+ ii2 = if 反相加法运算电路 u- 第四章 信号放大与运算电路 ui2 uo RF ui1 Ri2 Ri1 + +  –  R1 + – 同相加法运算电路 u- u+ 平衡电阻：Ri1 // Ri2 = R1 // RF 方法2: 叠加原理 ui1单独作用(ui2＝0)时， 同理，ui2单独作用时 第四章 信号放大与运算电路 1. 输入电阻低； 2. 共模电压低； 3. 当改变某一路输入电阻时， 对其它路无影响； 同相加法运算电路的特点： 1. 输入电阻高； 2. 共模电压高； 3. 当改变某一路输入电阻时， 对其它路有影响； 反相加法运算电路的特点： ui2 uo RF ui1 Ri2 Ri1 + +  –  R1 + – ui2 uo RF ui1 Ri2 Ri1 + +  –  R2 + – 第四章 信号放大与运算电路 由