2022-2023学年高二物理竞赛课件：加减运算电路

加减运算电路 加减运算电路 作用：将若干个输入信号之和或之差按比例放大。 类型：同相求和和反相求和。 方法：引入深度电压并联负反馈或电压串联负反馈。这样输出电压与运放的开环放大倍数无关，与输入电压和反馈系数有关。 此电路是电压并联负反馈，输入电阻大，输出电阻小，在电路中作用与分立元件的射极输出器相同，但是电压跟随性能好。 结构特点：输出电压全部引到反相输入端，信号从同相端输入。电压跟随器是同相比例运算放大器的特例。 电压跟随器 1. 加法运算电路 （1） 反相加法运算电路 分析： 根据“虚断”、“虚短”， ∴ ii1 + ii2 + ii3 = if 反相加法运算电路 _ R11 R2 + RF ui1 uo ii1 iid if ui2 ui3 R12 R13 ii2 ii3 iid 当： R11 = R12 = R13 = RF 时， 有： uo = －( ui1 + ui2 + ui3 ) 由上列三式可见，加法运算电路与运算放大器本身的参数无关．只要电阻阻值足够精确，就可保证加法运算的精度和稳定性。 平衡电阻：R2 = R11 // R12 // R13 // RF (2) 同相加法运算电路 同相加法运算电路 _ R1 R2 + RF uo ii iid if iid ui1 i2 ui2 R3 i3 方法一：利用叠加原理求解 (b) 同相比例运算 _ R1 R3 + RF uo2 ui2 R2 (a) 同相比例运算 _ R1 R2 + RF uo1 ui1 R3 + (b) 同相比例运算 _ R1 R3 + RF uo2 ui2 R2 (a) 同相比例运算 _ R1 R2 + RF uo1 ui1 R3 + 由图(a)可得： 由图(b)可得： 由上式可知，同相加法运算放大电路可进行 y = a1 x1+a2 x2 运算。 方法二：利用“虚断”、“虚短”求解 第一级反相比例 第二级反相加法 利用反相信号求和以实现减法运算 即: 得：uo= ui1-ui2 _ R2 + Rf2 uo ui2 R2 用加法电路构成减法电路 _ R1 + Rf1 uo1 ui1 A1 A2 当Rf1=R1， Rf2=R2时， 2. 减法运算电路 i3 _ R1 R2 + RF uo ii iid if iid ui1 i2 ui2 R3 差分式减法运算电路 _ R1 R2 + RF uo1 ui1 R3 (a) 反相输入比例运算 (b) 同相输入比例运算 _ R1 R2 + RF uo2 ui2 R3 + (2)差分式减法运算电路 方法一：依据叠加原理 _ R1 R2 + RF uo1 ui1 R3 (a) 反相输入比例运算 (b) 同相输入比例运算 _ R1 R2 + RF uo2 ui2 R3 + 由图(a)可得： 由图(b)可得： 当: R1 = R2； R3 = RF ，或 则有： 当: RF = R1时， 得：uo = ui2－ ui1 由上两式可知，双端输入运算放大电路可进行 y=a1 x1－a2 x2运算，故又称为减法运算电路。 vI vO - + A vN vP $