2022-2023学年高二物理竞赛课件：同相比例运算

同相比例运算 同相比例运算 输入电阻高 电压放大倍数 电压串联负反馈 输入信号和反馈信号分别 加两个输入端—串联反馈 反馈电路直接从输 出端引出—电压反馈 因虚短,所以 u– = ui , 反相输入端不“虚地” 反馈信号使净输入 信号减小—负反馈 uo RF ui R2 R1 + + – – + + – 下一页 总目录 章目录 返回 上一页 ⑤ 电压串联负反馈,输入电阻高、输出电阻低。 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。 下一页 总目录 章目录 返回 上一页 当 R1= 或 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: 下一页 总目录 章目录 返回 上一页 .2 加法运算电路 1. 反相加法运算电路 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 动画 下一页 总目录 章目录 返回 上一页 2. 同相加法运算电路 方法1: 根据叠加原理 ui1单独作用(ui2=0)时, 同理,ui2单独作用时 ui2 uo RF ui1 Ri2 Ri1 + + – R1 + – 动画 下一页 总目录 章目录 返回 上一页 6 方法2: 平衡电阻: Ri1 // Ri2 = R1 // RF u+ 思考 u+=? 也可写出 u–和 u+的表达式,利用 u–= u+ 的性质求解。 ui2 uo RF ui1 Ri2 Ri1 + + – R1 + – 下一页 总目录 章目录 返回 上一页 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 + – 下一页 总目录 章目录 返回 上一页 .3 减法运算电路 由虚断可得: 由虚短可得: 分析方法1: ui2 uo RF ui1 R3 R2 + + – R1 + – + + – – 如果取 R1 = R2 ,R3 = RF 如 R1 = R2 = R3 = RF R2 // R3 = R1 // RF 输出与两个输入信号的差值成正比。 常用做测量 放大电路 动画 下一页 总目录 章目录 返回 上一页 分析方法2:利用叠加原理 减法运算电路可看作是反相比例运算电路与同相比例运算电路的叠加。 u+ ui2 uo RF ui1 R3 R2 + + – R1 + – + + – – 下一页 总目录 章目录 返回 上一页 .4 积分运算电路 由虚短及虚断性质可得 i1 = if if =? if i1 uo CF ui R2 R1 + + – – + + – uC + – 当电容CF的初始电压为 uC(t0) 时,则有 动画 下一页 总目录 章目录 返回 上一页 若输入信号电压为恒定直流量,即 ui= Ui 时,则 ui t O 积分饱和 线性积分时间 线性积分时间 –Uo(sat) uo t O + Uo(sat) ui = Ui > 0 ui = –Ui < 0 采用集成运算放大器组成的积分电路,由于充电电流基本上是恒定的,故 uo 是时间 t 的一次函数,从而提高了它的线性度。 输出电压随时 间线性变化 Ui –Ui 下一页 总目录 章目录 返回 上一页 $