初級模擬電路：8-2 加法與減法電路

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      前面的反相放大器和同相放大器能夠實現乘法運算的功能，這一小節咱們來看如何用運放實現加減法運算。

 

 

1. 加法電路

      加法運算的電路以下圖所示，輸出電壓爲若干個輸入電壓的比例和：

圖8-02.01 

      電路工做狀況分析以下：

      運放的同相輸入端接地，根據虛短特性，運放的反相輸入端的電位也爲0，所以三個輸入之路的電流分別爲：

      因爲理想運放的輸入端不能有任何電流流入，所以電流I₁、I₂、I₃會合並後所有流向R_f，根據歐姆定律，輸出端的電壓V_o爲：

      當配置電阻值爲：R_f=R₁=R₂=R₃時，就實現了加法運算：

      當配置各個電阻爲其餘值時，還能夠實現比例加法運算，如獲得5V₁+3V₂等等。

 

 

2. 差分放大器

      在討論減法電路前，咱們先了解一下什麼是差分放大器（differential amplifer）。差分放大器只放大兩個輸入信號的差值，而不放大其公共部分（共模電壓）。這種特性稱爲：共模抑制（common-mode rejection）。

      在實際工況中，外部環境的噪聲一般對兩個輸入端的影響是相同的，而差分放大器不會放大這種同時疊加到兩個輸入端的噪聲，所以差分放大器能夠比較有效地抵抗這種噪聲的影響。

      下圖是一個比較簡單的用運放構成的差分電路：

圖8-02.02 

      根據理想運放的虛短和0輸入電流特性，可獲得同相和反相輸入端的電壓表達式：

      根據上面的方程組，可解得：

      將上式略做變形，可得：

      當配置R₁/R₂ = R₃/R₄時，上式可化簡爲：

      實現了差分放大。

 

 

3. 減法電路

 

 

（1）使用差分放大器實現

      有多種方法能夠實現減法電路，一種就是使用上面的差分放大器，將四個電阻取值爲：R₁=R₂=R₃=R₄時，上面的輸出電壓就變爲了：

      所以，上面的差分放大器又被稱爲減法器，咱們重畫差分減法器以下：

圖8-02.03 

 

 

（2）使用多個運放實現

      另外一種實現減法運算的方法，就是利用前面的反相放大器和加法器級聯，先將要作減法的量用反相放大器作反相，而後再將這個結果做爲加法器的一個輸入，與另外一個輸入相加，以下圖所示：

圖8-02.04 

      輸入信號V_i1通過反相放大器後，變爲-V_i1，而後再將其與V_i2作加法運算，輸出電壓V_o表達式爲：

      如此，即實現了V₁和V₂的比例減法運算。

     

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