运算电路:同相加法运算电路与反相加法运算电路解析

2017-08-18 153 0

1、反相加法运算电路

加法运算电路能实现多个模拟量的求和运算。图 1 所示为一个 3 个输入信号的反相加法运算电路。

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图 1 反相加法运算电路

根据“虚短路”和“虚断路”的原则,up=un=0。

节点 N 的电流方程为

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(1)

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(2)

对上式整理得

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(3)

当 RI1=RI2=RI3=R1 时

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(4)

当当 RI1=RI2=RI3=RF 时

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(5)

平衡电阻 R2=RI1//RI2//RI3//RF

2、同相加法运算电路

加法运算电路也可以采用同相输入的方式,图 2 是一个两个输入信号的同相加法运算电路。

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图 2 同相加法运算电路

根据“虚断路”的原则,iI=iF,即

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,整理得

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(6)

根据“虚断路”的原则,节点 P 的电流方程为 i21+i22=0,即

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,整理得

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(7)

根据“虚短路”的原则,up=un。并结合式(6)和式(7)得

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(8)

从而

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(9)

若 R21=R22=R1=RF,则 uo=ui1+ui2。

为了提高电路的共模抑制比和减小零漂,一般要求 R21//R22=R1//RF。

3、减法运算电路

减法运算电路如图 3 所示,同相和反相输入端都有信号输入,则称为差动输入运算电路。

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图 3 减法运算电路

分析减法运算电路用叠加原理比较简单,图 4(a)和图 4(b)分别是输入信号 ui1 和 ui2 单独作用时的电路。

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图 4 运用叠加原理的减法运算电路

由图 4(a)可知,ui1 单独作用时电路为反相比例运算电路,输出电压为

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(10)

由图 4(b)可知,ui2 单独作用时电路为同相比例运算电路,由于电阻 R3 的分压作用,使同相输入端电位

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,所以输出电压为

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(11)

因此,ui1 和 ui2 同时作用的输出电压为

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(12)

当 R1=R2、R3=RF 时,

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。

当 R1=R2=R3=RF 时,

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。

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