複製鏈接
請複製以下鏈接發送給好友

運算電路

鎖定
運算電路,電學術語,集成運放是一個已經裝配好的高增益直接耦合放大器,加接反饋網絡以後,就組成了運算電路。
中文名
運算電路
外文名
Operation circuit
技術指標
運算誤差
主要構成元件
運放
屬    性
電子電路

運算電路特點

1. 運算電路的輸入輸出關係,僅僅決定於反饋網絡;因此只要選取適當的反饋網絡,就可以實現所需要的運算功能,如比例、加減、乘除、微積分、對數等。
2. 這樣的運算電路,被廣泛地應用於對模擬信號進行 各種數學處理,稱之為模擬運算電路。
3. 模擬運算電路通常表現輸入/輸出電壓之間的函數關係

運算電路模擬運算電路

運算電路可分為模擬運算電路和數字運算電路兩大類。模擬運算電路具有電路簡單,成本低,實時性強等特點。
差分運算電路 差分運算電路
引起模擬運算電路運算誤差的主要因素 [1] 
  1. 運放參數的非理想性引起運算誤差。其中Kd,Rd,CMRR,Uo,Id和Io的影響是主要的。為減小運算誤差,Kd,Rd,和CMRR越大越好,Uo,Io越小越好。
  2. 運放噪聲和外圍電阻噪聲引起運算誤差。對由電阻阻值誤差引起的運算誤差,容易根據運算電路的輸出表達式,用求偏導的方法求得。為減小電阻阻值誤差引起的運算誤差,可選用温度係數小的精密電阻,必要時還可在電路中設置調節環節來補償。
  3. 運放參數隨工作頻率變化引起的運算誤差。反饋網絡通常是無源網絡,無源元件可選用高穩定性的元件,因而電路增益可獲得很高的穩定性,也就抑制了運放參數變化引起的運算誤差。

運算電路CMOS

CMOS運算電路可以分邏輯運算電路和算術運算電路兩類,C660四異或門和C663四位數字量值比較器是邏輯運算電路中兩個典型的電路。算術運算電路包括C661雙全加器、C662四位超前進位全加器、CH14560NBCD全加器及CH14561"9"補碼電路和J690BCD比例乘法器等。 [2] 
CMOS運算電路 CMOS運算電路

運算電路經典電路圖

  1. 反相比例運算電路電路如下圖1所示,其中電阻R引入反相輸入信號Ui,電阻Rf引入深度負反饋,使運放工作於線性區,根據前述的兩個分析依據,很容易可以推出:U+= U-= 0V(即同相和反相輸入端皆為虛地)Au = Uo / Ui = - Rf / R,  由式可知為反相比例運算電路,若Rf = R,則Au =-1,即為反相器。
圖1 反相比例運算電路 圖1 反相比例運算電路
圖2 圖2
2.同相比例運算電路(如右圖2)
3.反相求和運算電路
反相求和運算電路 反相求和運算電路
如果在反相輸入端增加輸入電路,則構成反相求和(加法)運算電路。 當R1 = Rf 時,Uo = -Ui1
4.同相求和運算電路
圖3 同相求和運算電路 圖3 同相求和運算電路
如果在同相輸入端增加若干輸入電路(如右圖3所示),則構成同相求和運算電路。
容易得出,分析此電路時可運用節點電壓法求,得到Uo = (1+Rf / R1)x(ui1·R'·R22+ui2·R'·R21)/R21·R22+R'·(R21+R22)。
5.差分比例運算電路
圖4 圖4
如果在同相和反相輸入端分別加上輸入信號(如右圖4所示),則構成差分比例運算電路。
6.積分運算電路
圖5 積分運算電路 圖5 積分運算電路
 與反相比例運算電路相比,用電容C代替電阻Rf作為負反饋元件(如右
圖5所示),就成為積分運算電路。
參考資料
  • 1.    周勝海. 模擬運算電路運算誤差分析[J]. 電子質量, 2009(9):10-11.
  • 2.    沈雷. CMOS集成電路應用講座——第六講 CMOS運算電路[J]. 電子技術, 1983(2):30-35.