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  • 反相比例运算电路原理
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    2020-03-14 10:16:22

      注意是反相而不是反向。
      反相比例运算电路中,输入信号u_I通过电阻接到反相输入端,输出信号u_O通过一个反馈电阻接到反相输入端。同相输入端通过电阻接地。
    在这里插入图片描述
      电路中引入了负反馈,所以存在虚短,
    在这里插入图片描述
      根据虚断,分析N点的电流关系,可知
    在这里插入图片描述
      消去u_N,得到
    在这里插入图片描述
      可以看出输出信号u_O与输入信号u_I成比例关系,比例系数为-R_f⁄R1,通过选择不同的电阻,可以实现信号的放大、缩小或者保持不变。负号表示号u_O与u_I反相。
      为了保证运放输入级差分电路的对称性,保证两个输入端的电流“看到”的阻抗是一样的,同相输入端的电阻R2=R1//R_f。

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    反相比例运算电路中,输入信号Ui通过电阻接到反相输入端,输出信号Uo通过一个反馈电阻Rf接到反相输入端。同相输入端通过电阻接地。

    即反相比例运算电路中的“反相”是指 当输入为正时,输出为负。

    电路中引入了负反馈,所以存在虚短,

    U+=U-=0

    因为虚断,所以i-= 0      i1 = if

    (Ui-U-)/R1=(U- -Uo)/Rf

     又因为U-=0

    Uo=-Rf Ui/R1

    相当于输出电压等于k倍的输入电阻,故成为比例运算电路

    R2  作为平衡电阻,其值等于负端的输入电阻及增益电阻的并联值,用于平衡输入失调电流的影响,即R2=R1//Rf

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  • 比例运算电路

    千次阅读 2021-02-20 10:01:58
    # 前言 本文将分析同相比例运算电路和反相比例运算电路,运算电路基于通用型集成运放。本文从输入电阻、放大倍数、对称性、功能性等方面分析。



    前言

    本文将分析同相比例运算电路和反相比例运算电路,运算电路基于通用型集成运放。本文从输入电阻、放大倍数、对称性、功能性等方面分析。


    以下是本篇文章的正文内容

    一、反相比例运算电路

    1.一般反相比例运算电路

    反相比例运算电路在比例运算电路中比较常用。一般的电路如下图所示。
    图1.1.1
    根据集成运放虚短和虚断的特点
    u n = u p = 0 , i n = i p = 0 un = up = 0, in = ip = 0 un=up=0,in=ip=0
    u i − 0 R \frac {ui-0}{R} Rui0 = 0 − u o R f \frac {0-uo}{Rf} Rf0uo
    即, u o = − R f R u i uo = -\frac {Rf}{R}ui uo=RRfui
    由于 u n un un是虚地点,所以输入电阻是R。
    集成运放输入级是双端输入的差分放大电路,当 u i ui ui为0时,反馈网络等效电阻为 R R R // R f Rf Rf
    为了保证对称性, R ′ R' R = R R R // R f Rf Rf

    2.T形反馈网络反相比例运算电路

    如果要求输入电阻为100K,放大倍数为-100倍,根据公式 R f Rf Rf应为1M,这么大的电阻在反馈网络中会引入噪声从而影响输出波形。增大放大倍数有两种方法,增大反馈电阻或者增大反馈电流,如果需要1M以上反馈电阻,最好是增大反馈电流。
    如下图所示的T形反馈网络。
    图1.2.1
    i 1 = i 2 i1 = i2 i1=i2 R i − 0 R 1 \frac {Ri-0}{R1} R1Ri0 = 0 − u m R 2 \frac {0-um}{R2} R20um ,所以 u m = − R 2 R 1 u i um = -\frac {R2}{R1}ui um=R1R2ui
    i 3 = − u m R 3 i3 = -\frac {um}{R3} i3=R3um
    u o = u m − ( i 3 + i 4 ) R 4 uo = um - (i3+i4)R4 uo=um(i3+i4)R4
    化简得, u o = − R 2 + R 4 R 1 ( 1 + R 2 / / R 4 R 3 ) u i uo = -\frac {R2+R4}{R1}(1+\frac{R2//R4}{R3})ui uo=R1R2+R4(1+R3R2//R4)ui

    由于输出是反相,所以 i 3 i3 i3方向是从下往上,即 i f if if增加了 i 3 i3 i3。同样为了保证对称性, R 5 R5 R5应等于反向端等效电阻。

    二、同相比例运算电路

    1.一般同相比例运算电路

    如下图所示。
    图2.1.1
    根据虚短虚断, u n = u p = u i un=up=ui un=up=ui i n = i p = 0 in=ip=0 in=ip=0
    0 − u i R \frac {0-ui}{R} R0ui = u i − u o R f \frac {ui-uo}{Rf} Rfuiuo
    所以, u o = ( 1 + R f R ) u i uo=(1+\frac{Rf}{R})ui uo=(1+RRf)ui
    测量输入电阻时包含集成运放,所以理想输入电阻无穷大。
    为了保证对称性, R ′ R' R = R R R // R f Rf Rf
    由于 u n = u p = u i un=up=ui un=up=ui,即存在共模信号,所以集成运放需要有较好的共模抑制比。

    2.分压同相比例运算电路

    一般的同相比例运算电路, u o = ( 1 + R f R ) u i uo=(1+\frac{Rf}{R})ui uo=(1+RRf)ui。如果要缩小 u i ui ui,根据公式无法实现。此时需要从输入端进行分压,如下图所示。
    图2.2.1
    u n = u p = R 2 R 2 + R u i un=up=\frac{R2}{R2+R}ui un=up=R2+RR2ui
    为保证对称性, R = R 1 R=R1 R=R1 R 2 = R f R2=Rf R2=Rf,所以 u n = u p = R f R f + R 1 u i un=up=\frac{Rf}{Rf+R1}ui un=up=Rf+R1Rfui
    u o = ( 1 + R f R 1 ) u n = ( R f + R 1 R 1 ) u n uo=(1+\frac{Rf}{R1})un=(\frac{Rf+R1}{R1})un uo=(1+R1Rf)un=(R1Rf+R1)un
    u o = R f R 1 u i uo=\frac{Rf}{R1}ui uo=R1Rfui
    这时改变阻值就有能使uo<ui

    3.电压跟随器

    电压跟随器是一种特殊的同相比例运算电路,如下图所示。
    图2.3.1
    此时 u n = u p = u i = u o un=up=ui=uo un=up=ui=uo
    输入电阻无穷大,F=1
    左边的图为什么加了电阻R呢?原因是当信号源有内阻时,在反馈通路加上相同的电阻可以增加电压跟随的精度。


    结语

    那么以上就是本篇文章的所有内容了。
    本文如果有什么不对的或者需要改进的地方欢迎指出。

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  • 基本运算电路之---反向比例运算电路(1)

    万次阅读 多人点赞 2017-08-20 21:53:56
    反向比例运算 电路 LM324
    基本运算电路之---反向比例运算电路(1)
       我们是从大二上学期开始学习模电,丫丫的 当时一直知道这门学科很重要 励志学好它  嘿嘿 可惜后来发现然并卵  除了知道有二极管 三极管 MOS管  运放  就基本别无其他的事了  电路图的原理  数据计算更是一窍不通  记得放大小信号的时候 直接就上358  不管37二十1  直接百度 电路图 那些电阻电容的数据自己从来都没仔细的推导锅  也不知道怎么来的  最近渐渐的发现 这本书实在太基础 太重要  自己又会经常用到运放 所以决定重新复习一下 其实 今天写的基本的都是课本上的 我只是搬运了一下而已 说原创 有点尴尬了 大笑       纯粹是为了自己掌握的更好一点  为了以后遗忘的时候 可以看看  好了 今天先从最基础的来吧  反向运算电路 我已经做过了仿真 基本验证了电路图  但是并没有做实物  希望大家养成一个好习惯 以实际情况为准  毕竟仿真有时候真的很坑他Dad  
    直接上图:

    这是得到的波形图  
                                     

    第一篇介绍运算 索性啰嗦一点    
    什么是运算电路:  输入信号和输出信号构成一定的数学运算关系的电路称为运算电路
    介绍一:
    这个电路是一个电压并联负反馈   反馈由输出电压决定 所以是电压反馈    反馈网络和输入信号有交集 所以是并联反馈  但是为啥负反馈实在忘了   不过我印象中基本的运算电路只要涉及到反馈的都是负反馈 哎呀 不重要啦
    介绍二:
    R3是反馈电阻  R1接地 这个电阻称为直流平衡电阻 并且它的阻值R1=R2//R3    课本上说是为了两个输入端对地的直流电阻相等 从而避免运放输入偏置电流在两个输入端之间产生差模输入电压  所以要求R1=R2//R3  但是我在仿真里面曾经把R1直接去掉过  发现输出并没有发生变化 不知道为毛  不过在做电路的时候最好还是加上吧
    介绍三:
    这里的运放为什么加双电源 ?原因很简单 当你输入的信号是大于0的信号的时候  由于反向比例嘛  所以输出一个是个负电压信号 如果这时候你的11脚直接接地那么输出信号就只能被钳制到0点位 无法输出负电压信号  如果你的输出信号可以确定没有负电压信号 那么你应该完全可以使用单电源供电    
    介绍4:
    Uo=-(R3/R2)*Ui   至于如何得出来的 我觉得还是有必要知道的 因为这决定你能不能自己独立设计一个反向比例的放大电路   首先你要知道虚短和虚断的概念  不知道啊    百度去吧 哈哈哈  电流I1=(Ui-Un)/R2     I2=(Un-Uo)/Rf
    通向输入端接地  因为虚断和虚短 Un=0  I1=I2  这样就可以得出Uo和Ui的关系 
    介绍五:
    这里的两个输入端Un=Up=0  说明共模输入电压基本等于0 因此对运放共模抑制比的要求比较低 这也是所有反向运算电路的特点  反相端电位约等于0的情况称为'地'
    好 基本应该就是这些东西了 肯定有一些不得当的地方 
                                       欢迎指正


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反相比例运算电路原理