集成運放在信號運算方面的應用

1、本文格式為Word版，下載可任意編輯集成運放在信號運算方面的應用 一、加法器圖Z0613 電路具有對輸入信號相加的功能。依據(jù)抱負運放的基本特點可得：明顯，電路可將輸人信號按肯定的比例進行相加運算，故稱之為加法器。當R1 = R2 = R3 = Rf時，上式簡化為UO = （ Ui1+Ui2+Ui3 ）二、微分器電路如圖Z0614所示，依據(jù)U+ = U-及Ii0可得：U+ = U- 0iCif因，故有：可見輸出電壓與輸入電壓的微分成比例，實現(xiàn)了微分運算。三、積分器積分運算電路如圖Z0615所示。由圖可得： 從而可得：可見輸出電壓與輸入電壓的積分成比例，實現(xiàn)了積分運算。四、對數(shù)及反對數(shù)運算器依據(jù)半

2、導體PN結的伏安特性，可以實現(xiàn)對數(shù)及反對數(shù)運算。圖Z0616（a）為對數(shù)運算器電路。在UCB 0，UBE0的條件下，IC與UBE 相當寬的范圍內有精確的對數(shù)關系。即 ，從而有由代入上式則有：這表明該電路輸出電壓與輸入電壓的對數(shù)成比例，實現(xiàn)了對數(shù)運算功能。同理，由圖Z0616（b）可得：這表明該電路輸出電壓與輸入電壓的指數(shù)成比例，實現(xiàn)了指數(shù)運算功能，也即實現(xiàn)了反對數(shù)運算的功能。利用前述幾種運算器的組合還可以實現(xiàn)乘、除、乘方等運算。這幾種運算器都是模擬計算機中的基本單元。例題： 利用加法器和積分器求解微分方程：式中uo是由所產(chǎn)生的輸出電壓，設全部初始條件為零。解：利用積分器解微分方程的思路是：把變

3、量對時間的高次微商項多次積分，直至得到變量，同時通過選擇電路參數(shù)滿意方程式中所給系數(shù)。本題；即對積分得，再積分得uo ，而又可由、 uo 及求和得到。據(jù)此，原方程可變形為：兩邊積分有：采納求和積分器實現(xiàn)上式運算，電路如圖Z0617所示。圖中A1為求和積分器，對方程右邊三項積分后得出，A2對再次積分便得到 -uo，A3為反相器，輸出即為uo在運算操作時，先將K1、K2接通一下，使C1、C2放電，從而實現(xiàn)初始條件。當加入后，可用示波器觀看uo的波形，這就是所給微分方程的解。關于運放非線性狀態(tài)的應用僅舉下例加以說明。例題：方波產(chǎn)生器的基本電路如圖Z0618所示。試分析其產(chǎn)生方波的原理。解：由圖可見，該電路輸出端經(jīng)R1、R2分壓后通過R3引入了正反饋，與此同時，Rf、C組成的積分電路又引入了負反饋，運放起比較器作用。電路接通電源瞬間，輸出電壓畢竟偏于正向飽和還是偏于負向飽和、純屬偶然，設Uo- Usat ，這時加到同相端的電壓為-F+ Usat（相當于基準電壓），加到反相端的電壓為uc（相當于輸入電壓）。電源接通瞬間因電容C兩端電壓不能突變，只能由輸出電壓uo通過Rf按指數(shù)規(guī)律向C充電來建立。充電電流方向由C Rf 地，充電結果C上端電位越來越負，當uc略負于-F+ Usat 時，輸出電壓便從負飽和值快速翻轉到正飽和值Usat；這時 uo又通過Rf 給C反向充