河北省建设招标网站,傻瓜式网站开发工具,建设施工合同网站,网站建设课程简介信号实现运算#xff0c;首先要明确#xff0c;电路此时为负反馈电路#xff0c;当处于深度负反馈时#xff0c;可直接使用虚短虚断。负反馈相关内容可见#xff1a;放大电路中的反馈_基极反馈-CSDN博客https://blog.csdn.net/qq_63796876/article/details/140438759
一、…信号实现运算首先要明确电路此时为负反馈电路当处于深度负反馈时可直接使用虚短虚断。负反馈相关内容可见放大电路中的反馈_基极反馈-CSDN博客https://blog.csdn.net/qq_63796876/article/details/140438759
一、反相比例运算电路
电路 up 和 un 虚短都是0V虚短是因为深度负反馈up 和 un 又虚断所以理想状态下 in 和 ip 都为0这是运放本身的性质。然后即可得 uo 。
uo ( -Rf / R1 ) * ui R2 R1 // Rf原因理想状态下上图中 ui 0 时uo 0 但实际上此时仍然存在小的静态电流可以理解为运放输入端的差分电路影响的会使 un ≠ 0 影响到输出 uo 。为了使此情况下 uo 等于 0 加入 R2其值为 R1 和 Rf 并联就可以在不输入信号时uo 为0R2 称为平衡电阻
可以看出uo 和 ui 相比多了负号即 “反相” 。 二、同相比例运算电路
电路 与反相比例运算电路一样利用虚短虚断计算 uo 和 ui 的关系。
uo 1 Rf / R1 *ui
R2 R1 // Rf R2 为平衡电阻
uo 和 ui 同相。 三、思考1同相比例运算电路和反相比例运算电路区别
同相比例运算电路和反相比例运算电路的区别直观一些的就是输出信号和输入信号相位关系除此外可以从输入电阻和共模差模信号看
上图的反相比例运算电路由于虚短 up un 0 即 un 虚地那么不存在共模信号而输入电阻为 R可以通过电压/电流得知与运放的无穷大的输入电阻相比输入电阻变小这是不利条件。综上选择运放时不需要太注重共模抑制比。而针对输入电阻小的问题可以看下负反馈文章中提到的输入电阻自举补偿。
而同相比例运算电路按照上面的分析方法存在共模信号但输入电阻很大很适合采集电压信号放大倍数一定大于1。选择运放信号的时候要注重共模抑制比。
除上述有的电路还需要注重开环增益 A 的大小。 四、电压跟随器
电路 uo ui 输入电阻大输出电阻小适合采集电压但存在共模信号。 五、求和运算电路
反相求和运算电路
由各个信号源看进去的输入电阻不同。
同相求和运算电路
满足上述图片中所写条件时 六、加减运算电路
电路
满足上述图片中所写条件时 七、差分比例运算电路
当加减运算电路只有两个输入时则为差分比例运算电路。
电路
ui2 侧加上 Rf Ri2 R Rf 去掉 Rf 后ui2 的输入电阻就变为了无穷大即加上 Rf 后输入电阻变小了。
与之对应的解决方案为使用两级电路 八、积分运算电路和微分运算电路 积分运算电路
反相积分 同相积分 积分电路可以实现方波、三角波波形变换正余弦移项功能。
微分运算电路 实用微分运算电路
此电路产生原因使用基本微分电路刚上电时阶跃信号电容电流近似于无穷大根据虚短虚断通过电阻 R 产生的 uo 很大会使运放内部的放大管进入饱和或者截止状态即使信号消失管子也不能回到放大区出现阻塞现象。同时由于反馈网络为滞后环节它与运放内部的滞后环节叠加易自激振荡使电路不稳定。
所以解决使用 R1 限制电容 C 的电流使用电容值较小的 C1 进行相位补偿这里说的较小是相比于电容 C 使用双向稳压管对输出的 uo 进行限制为什么是双向因为要根据输入信号 ui 的正负使管子起作用。 九、PID调节器 十、电路设计思想
说完了上述的几种电路我们来说两种设计电路的思想
1、根据各个元件电压与电流的关系设计电路 看着图片重新看比例电路和微积分电路相信会有不同的感受。 2、学会将电路进行逆运算 实例
同时还有开方运算等。 十一、对数运算电路和指数运算电路
按照上述提到的设计电路的方法1来看对数运算电路和指数运算电路。
对数运算电路
使用二极管的对数运算电路 运算精度受到温度影响体现在 UT 和 Is 上而且二极管在电流较小时内部载流子的复合运动不可忽略电流较大时内阻不可忽略所以在一定电流范围内才满足指数特性为了扩大输入电压的动态范围所以用晶体管代替二极管。
使用晶体管的对数运算电路 同样 运算精度受到温度影响体现在 UT 和 Is 上下面介绍集成电路内部
指数运算电路 集成电路内部 十二、乘法运算电路和开方运算电路
乘法运算电路
我们已经学过了加减、微积分、对数指数电路那么接下来我们要通过学过的这些电路设计出乘法电路
电路符号 uo k * ux * uyk可正可负具体看乘法器型号
乘法电路已经有了如果我想算 ui 的10次方呢大概思路如下
ui -- ln ui --乘10-- 10 ln ui -- 指数运算-- 得到 ui 的10次方
开方运算电路 根据乘法器我们也能算开方使用电路设计思想中的2 假如没有上图中的二极管 D 且 ui 0 k 0那么就不会是负反馈而是正反馈只有当 ui 0 时才为负反馈当处于正反馈时运放内部的晶体管工作到截至区或者饱和区出现闭锁现象为了防止这种现象出现在输出回路中串联一个二极管。当 ui 为正时运放输出为负二极管关断信号无法向后输送。 十三、仪表放大器
仪表放大器又叫精密放大器用于弱信号的放大比如放大传感器的输出电压。
三运放构成的精密放大器
R2的作用可以通过计算有 R2 和没有 R2 时的共模放大倍数差模放大倍数比较。
仪表集成放大器
下面为型号INA102内部电路图 可以认真与三运放构成的精密放大器比较
