【正文】 20kΩC12 0 nFV E EV C C0312006 積分電路仿真 理論分析及計算 比例運算電路的設(shè)計分析 在 Multisim 中分別構(gòu)建反響輸入、同相輸入和差分輸入比例運算電路如 a、 b、 c 所示。 分別在三鐘比例運算的輸入端加上直流電壓 ui(或 uii和 ui2),利用虛擬儀表測量電路的輸出電壓 1. 反相比例運算電路 反響比例運算電路輸入電壓 U1經(jīng)電阻 R1接到集成運放的反響輸入端，運放的同相輸入端經(jīng)電阻 R2接地。 輸出電壓 UO經(jīng)反饋電阻引回到反響輸入端。 集成運放的反響輸入端和同相輸入端，實際上是運放內(nèi)部輸入級兩個差分對管的基極。為使差分放大電路的參數(shù)保持對稱，應使兩個差分對管基極對地的電阻盡量一致，以免靜態(tài)基流流過這兩個電阻時，在運放輸入端產(chǎn)生附加偏差電壓。因此 R2的阻值為 R2=R1//RF 18 經(jīng)分析可知，反相比例運算電路中反饋的組態(tài)是電壓并聯(lián)負反饋。由于集成運放的開環(huán)差模增益很高，因此容易滿足深度反饋的條件，故可認為集成運放工作在線性區(qū)。所以，可以利用理想運放工作在線性區(qū) 時“虛短”和“虛斷”的特點來分析反相比例運算的輸出輸入關(guān)系。 由于“虛斷”，故 i+=0,即 R2上沒有壓降，則 U+=“虛短”，可得 u=u+=0 上式說明在反相比例運算電路中，集成運放的反相輸入端與同相輸入端兩點的電位不僅相等，而且均等于零，如同該兩點接地一樣，這種現(xiàn)象稱為“虛地”?！疤摰亍笔欠聪啾壤\算電路的一個重要特點。 由于 i=0,則由圖可見 Ii=if 即 （ ui－ u） /R1=(u－ u0)/RF 上式中 u=0,由于可求得反相比例運算電路的輸出電壓與輸入電壓的關(guān)系為 U0=－ RFU1/R1 同相比例運算電路中，輸入電壓 u1通過 R2接至同相輸入端，但是，為保證引入的是負反饋，輸出電壓 u0通過 RF仍接到反相輸入端，同時，反相輸入端通過 R1接地。 為了使集成運放反相輸入端與同相輸入端對地的電阻一致， R2的阻值仍應滿足以下關(guān)系： R2=R1//RF 同相比例運算電路中反饋的組態(tài)為電壓串聯(lián)負反饋，同樣可以利用理想運放工作在線性區(qū)時的兩個特點來分析輸出輸 入關(guān)系。 根據(jù)“虛短”和“虛斷”的特點可知， i=i+=0,故 u=R1u0/(R1+RF) 而且 u=u+=u1 由以上二式可得 R1U0/(R1+RF)=U1 則同相比例運算電路的輸出輸入關(guān)系為 U0=(1+RF/R1)u1 差分比例運算電路，兩個輸入電壓 u11和 u12各自通過電阻 R1和 R2分別加在集成運放的輸入 19 端和同相輸入端。另外，從輸出端通過反饋電阻 RF接回到反相輸入端。為了保證運放兩個輸入端對 地的電阻平衡，同時為了避免降低共模抑制比，通常要求 R1=R2 RF=R’ 在理想條件下，由于“虛斷”， i+=i=0,利用疊加定理可求得反相輸入端得電位為 u=RFu11/(R1+RF)+R1u0/(R1+RF) 同相輸入端的電位為 U+=R1u12/(R2+R1) 因為“虛短”，即 u=u+，所以 U0=－ RF(u11u12)/R1 三運放數(shù)據(jù)放大器的設(shè)計分析 在 Multisim 中分別構(gòu)建由三個集成運放組成的數(shù)據(jù)放大器。 令 R1分別等于 2千歐和 20 千歐，在輸入端加上直 流電壓 ui，利用虛擬儀表測量輸出電壓u0。 求和電路的設(shè)計分析 求和電路 為了保證集成運放兩個輸入端對地電阻平衡，同相輸入端電阻應為 R1=R1//R2//R3//RF 由于徐“虛斷”， i=0,因此 i1+i2+i3=iF 又因為集成運放的反相輸入端“虛地”，故上式寫為 Uo=(RFu11/R1+ RFu12/Rf+ RFu13/R3) 積分電路的設(shè)計分析 積分電路 輸入電壓通過電阻 R 加在集成運放的反響輸入端，并在輸出端和反響輸入端之間通過電容C 引回一個深度負反饋，即可組成基本積分電路。 為使集成運放兩個輸入端對地的電阻平衡，通常使同相輸入端的電阻為 20 R1=R 可以看出，這種反相輸入基本積分電路實際上是在反相比例電路的基礎(chǔ)上將反饋回路中的電阻 RF改為電容 C 而得到的。 由于集成運放的反相輸入端“虛地”，故 U0=Uc 可見輸出電壓與電容兩端電壓成正比。又由于“虛斷”，運放反相輸入端的電流為零。則i1=ic,故 u0=1/RC Iudt?+ U0(0) 仿真結(jié)果分析 比例運算電路的 Multisim 結(jié)果仿真分析 反響輸入 同相輸入 差分輸入 Ui(V) U0(V) Ui(V) U0(V) UI1(V) UI2(V) UI3(V) 1 1 1 2 2 2 3 1 反 相輸入 Ui(V)=1 時 Ui(V)=2 時 21 同相輸入 Ui(V)=1 時 Ui(V)=2 時 差分輸入 UI1(V)=1 UI2(V)=2 UI1(V)= 3UI2(V)=1 、三運放數(shù)據(jù)放大器的 Multisim 結(jié)果仿真分析 Ui(V) U0(V) R1=2K R1=20K 22 R1=2K 時 Ui(V)= Ui(V)= R1=20K Ui(V)= Ui(V)= 23 求和電路的 Multisim 結(jié) 果仿真分析 UI1(V) UI2(V) UI3(V) U0(V) 1 1 1 2 UI1(V)=1 UI2(V)=1 UI3(V)=1 UI1(V)= UI2(V)= UI3(V)=2 積分電路 的 Multisim 結(jié)果仿真分析 U==50Hz 24 設(shè)計總結(jié)和體會 通過對模擬信號運算電路的設(shè)計，了解了運輸電路的掌握集成運算放大器組成比例、求和電路的特點及性能。 再通過 Multisim 仿真對比例運輸電路、求和電路的結(jié)果進行驗證、比對，對結(jié)果進行分析。 參考文獻 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)簡明教程（清華大學電子教學研究組） 楊素云 主編 25 1 2