基于集成运放在信号运算电路方面的应用

工程师曾玲 发表于 2018-06-20 12:22:00 收藏 已收藏
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基于集成运放在信号运算电路方面的应用

工程师曾玲 发表于 2018-06-20 12:22:00

一、加法器

基于集成运放在信号运算电路方面的应用

图Z0613 电路具有对输入信号相加的功能。根据理想运放的基本特点可得:

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显然,电路可将输人信号按一定的比例进行相加运算,故称之为加法器。当R1 = R2 = R3 = Rf时,上式简化为

UO = -( Ui1+Ui2+Ui3 )

二、微分器

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电路如图Z0614所示,根据U+ = U-及Ii=0可得:

U+ = U- =0

iC=if

因 ,

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故有:

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可见输出电压与输入电压的微分成比例,实现了微分运算。

三、积分器

积分运算电路如图Z0615所示。由图可得:

从而可得:

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可见输出电压与输入电压的积分成比例,实现了积分运算。

四、对数及反对数运算器

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根据半导体PN结的伏安特性 ,可以实现对数及反对数运算。

图Z0616(a)为对数运算器电路。在UCB≥ 0,UBE>0的条件下,IC与UBE 相当宽的范围内有精确的对数关系。即  

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,从而有基于集成运放在信号运算电路方面的应用

由 基于集成运放在信号运算电路方面的应用代入上式则有:

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这表明该电路输出电压与输入电压的对数成比例,实现了对数运算功能。

同理,由图Z0616(b)可得:

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这表明该电路输出电压与输入电压的指数成比例,实现了指数运算功能,也即实现了反对数运算的功能。

利用前述几种运算器的组合还可以实现乘、除、乘方等运算。这几种运算器都是模拟计算机中的基本单元。

例题: 利用加法器和积分器求解微分方程:

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式中uo是由基于集成运放在信号运算电路方面的应用 所产生的输出电压,设全部初始条件为零。

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解:利用积分器解微分方程的思路是:把变量对时间的高次微商项多次积分,直至得到变量,同时通过选择电路参数满足方程式中所给系数。本题;即对 基于集成运放在信号运算电路方面的应用积分得基于集成运放在信号运算电路方面的应用 ,再积分得uo ,而基于集成运放在信号运算电路方面的应用 又可由基于集成运放在信号运算电路方面的应用 、 uo 及基于集成运放在信号运算电路方面的应用 求和得到。据此,原方程可变形为:

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两边积分有:

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采用求和积分器实现上式运算,电路如图Z0617所示。图中A1为求和积分器,对方程右边三项积分后得出基于集成运放在信号运算电路方面的应用 ,A2对基于集成运放在信号运算电路方面的应用 再次积分便得到 -uo,A3为反相器,输出即为uo在运算操作时,先将K1、K2接通一下,使C1、C2放电,从而实现初始条件。当加入基于集成运放在信号运算电路方面的应用后,可用示波器观察uo的波形,这就是所给微分方程的解。

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