输出信号电压与输入信号电压存在比例关系的电路称为比例运算电路。比例运算电路是最基本的运算电路,是其他运算电路的基础。按输入方式的不同,比例运算电路分为反相比例和同相比例运算两种。
图12-10 反相比例运算电路
1.反相比例运算电路
图12-10所示电路为反相比例运算电路,信号从反相端输入,同相端通过一电阻接地,反馈电阻Rf跨接在输入端和输出端之间,形成深度电压并联负反馈,因此运放工作在线性区。
由于运放工作在线性区,由“虚断”和“虚短”可得
即
将u-=u+=0代入上式,得
电压增益
根据上述关系式,输出电压与输入电压是比例运算关系,如果Ri和Rf足够精确,而且运放的开环电压放大倍数很高,就可以认为uo与ui之间的关系只取决于Rf与Ri的比值而与运放本身的参数无关。这就保证了比例运算的精度和稳定性。式中的负号表示uo与ui反相。
图中R2是一平衡电阻,R2=Rf∥R1。
在图12-10中,当R1=Rf时,可得uo=ui,即Aud=-1,这就是反相器。
2.同相比例运算电路
如图12-11所示为同相比例运算电路,信号从同相端输入,反馈电阻仍接在反相端和输出端之间,形成串联电压负反馈。
由“虚短”和“虚断”可得
由图可列出
解得
闭环电压放大倍数
特别地,当R1=∞(断开)或Rf=0时,Auf=uo/ui=1,输出电压与输入电压大小相等,相位相同,两者之间是一种跟随关系,所以电路又称为电压跟随器,常用于阻抗变换。其电路图如图12-12所示。
图12-11 同相比例运算电路
图12-12 电压跟随器
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