02238模拟、数字及电力电子技术基本运算电路.doc

基本运算电路
一、反相比例运算电路
根据虚断，Ii0，故V+0，且IiIf根据虚短，V+V-0，Ii=(Vi－V-)/R1Vi/R1
Vo－IfRf=－ViRf/R1∴电压增益Avf=Vo/Vi=－Rf/R1

二、同相比例运算电路
根据虚断，Vi=V+根据虚短，Vi=V+V-
V+=Vi=VoR1/(R1+Rf)，VoVi[1+(Rf/R1)]
∴电压增益Avf=Vo/Vi=1+(Rf/R1)
三、求和运算电路
1.反相加法运算
2.同相加法运算

（二）减法运算
因两输入信号分别加于反相输入端和同相输入端，故此形式的电路也称为差分运算电路。

四、积分运算

五、微分运算电路

例4.若给定反馈电阻RF=10kΩ，试设计实现uo=uI1-2uI2的运算电路。
解：

例：求如图4.18所示电路中uo与ui的关系。

图4.18习题4.11的图
分析在分析计算多级运算放大电路时，重要的是找出各级之间的相互关系。首先分析第一级输出电压与输入电压的关系，再分析第二级输出电压与输入电压的关系，逐级类推，最后确定整个电路的输出电压与输入电压之间的关系。本题电路是两级反相输入比例运算电路，第二级的输入电压ui2就是第一级的输出电压uo1，整个电路的输出电压。
解第一级的输出电压为：

第二级的输出电压为：

所以：

例：求如图4.19所示电路中uo与ui的关系。

电压比较器
一、过零比较器
过零电压比较器是典型的幅度比较电路，它的电路图和传输特性曲线如图8.2.1所示。

(a)电路图(b)电压传输特性
二、一般单限比较器
将过零比较器的一个输入端从接地改接到一个固定电压值上，就得到电压比较器，电路如图8.2.2所示。调节可方便地改变阈值。

(a)电路图(b)电压传输特性
比较器的基本特点
工作在开环或正反馈状态。开关特性，因开环增益很大，比较器的输出只有高电平和低电平两个稳定状态。非线性，因是大幅度工作，输出和输入不成线性关系。
三、滞回比较器
从输出引一个电阻分压支路到同相输入端，电路如图所示电路。

(a)电路图(b)传输特性
当输入电压vI从零逐渐增大，且时，，称为上限阀值（触发）电平。

当输入电压时，。此时触发电平变为，称为下限阀值（触发）电平。

当逐渐减小，且以前，始终等于，因此出现了如图所示的滞回特性曲线。
回差电压：

例：在如图4.32所示的各电路中，运算放大器的V，稳压管的稳定电压UZ为6V，正向导通电压UD为0.7V，试画出各电路的电压传输特性曲线。
分析电压传输特性曲线就是输出电压uo与输入电压ui的关系特性曲线。本题两个电路都是电压比较器，集成运算放大器都处于开环状态，因此都工作在非线性区。在没有限幅电路的情况下，工作在非线性区的集成运算放大器的分析依据是：，且时，时，其中为转折点。当有限幅电路时，电压比较器的输出电压值由限幅电路确定。

图4.32习题4.22的图
解对图4.32（a）所示电路，V，，故当输入电压V时，输出电压V；当输入电压V时，输出电压V。电压传输特性如图4.33（a）所示。对图4.32（b）所示电路，由于，V，故当V时，集成运算放大器的输出电压为+12V，稳压管处于反向击穿状态，V；当V时，集成运算放大器的输出电压为-12V，稳压管正向导通，V。电压传输特性如图4.33（b）所示。

图4.33习题4.22解答用图
例：在如图4.34（a）所示的电路中，运算放大器的V，双向稳压管的稳定电压UZ为6V，参考电压UR为2V，已知输入电压ui的波形如图4.34（b）所示，试对应画出输出电压uo的波形及电路的电压传输特性曲线。

图4.34习题4.23的图
分析电压比较器可将其他波形的交流电压变换为矩形波输出，而输出电压的幅值则取决于限幅电路。
解由于V，，故当V时，集成运算放大器的输出电压为+12V，经限幅电路限幅之后，输出电压V；当V时，集成运算放大器的输出电压为-12V，经限幅电路限幅之后，输出电压V。输入电压ui和输出电压uo的波形如图4.35（a）所示，电路的电压传输特性曲线如图4.35（b）所示。

（a）输入电压ui和输出电压uo的波形（b）电压传输特性曲线
图4.35习题4.23解答用图
正弦波振荡电路
一、产生正弦波的条件
幅度平衡条件=1
相位平衡条件AF=A+F=2n（n为整数）
二、RC网络的频率响应

谐振角频率和谐振频率分别为：，
三、RC桥式正弦波振荡电路
1.RC文氏桥振荡电路的构成
RC文氏桥振荡器的电路如图图8.1.3所示，RC串并联网络是正反馈网络，另外还增加了R3和R4负反馈网络。

C1、R1和C2、R2正反馈支路与R3、R4负反馈支路正好构成一个桥路，称为文氏桥。当C1=C2、R1=R2时
，F=0