L5028223K2图2.4.2 例2.41的电路,若令vd=0,A2为同相输人放大电路,由冰期产生的输出电压为

v火=(1+r22/r2)(r22/r2+r22)v⒓

电路的总输出电压vo2=vo2+Vo2,当电路中R1=R21时,则

vo2=r22/r2(ui2-2ui1)

          

由于电路中第一级A1为同相输人放大电路,电路的输人电阻为无穷大。

仪用放大器,仪用放大器电路如图2.4,3所示。由图可知,它是由运放A1、A2按同相输人接法组成第一级差分放大电路,运放A3组成第二级差分放大电路。在第一级电路中,vl、j2分别加到A1和凡的同相端,R1和两个R2组成的反馈网络,引人了负反馈,两运放Al、A2的两输人端形成虚短和虚断,因而有vRI=仪用放大器,运算放大器.

         

VI v2和vR1/R1=(v3-v4)/(2R2+R1), 故得

u3-u4=2R2+r1/r1ur1=(1+2r2/r1)(u1-u2)

根据式(2.4.4)的关系,可得

uo=-r4/r3(u3-u4)=-r4/r3(1+2r2/r1)(u1-u2)

于是电路的电压增益为

au=uo/u1-u2=-r4/r3(1+2r2/r1)

在仪用放大器中,通常R2、R3和R4为给定值,Rl用可变电阻代替,调节Rl的值,即可改变电压增益au。

由于输人信号v1和v2都是从A1、A2的同相端输人,前已提及,电路出现虚短和虚断现象,因而流人电路的电流等于0,所以输人电阻Ri→∞。目前,这种仪用放大器已有多种型号的单片集成电路产品,在测量系统中应用很广。

如果要将两个电压ui1,ui2相加,可以利用图2.4.4所示的求和电路来实现.这个电路接成反相输人放大电路,显然,它是属于多端输人。利用虚短(up-un)=0

虚断(Ii=0)和虚地(un=0)的概念,对反相输入节点可写出下面的方程式:

i1+i2=i3

即u1-un/r1+u2-un/r2=un-uo/r3              (2・4・10)

这就是求和(加法)运算的表达式,式中负号是因反相输人所引起的。若R1=R2=R3。则式(2.4.10c)变为

-uo=til+tl⒓                 (2.4,10d)

如在图2.4.4的输出端再接一级反相电路,则可消去负号,实现完全符合于是电路的电压增益为求和电路,如果要将两个电压vn、v⒓相加,可以利用图2.4.4所示的求和电路来实求和电路同相输入和反相输入放大电路豹其他应用.

常规的算术加法。图2.4.4所示的求和电路可以扩展到多个输入电压相加。求

和电路也可以利用同相放大电路组成(见习题2,4,5a)。

例2,4,2 某歌唱小组有一个领唱和两个伴唱,各自的歌声分别输人三个话筒,各话筒的内阻Rs=500Ω,接人求和电路如图2,4.5所示。

求总的输出电压o。的表达式;(2)当各话筒产生的电信号为vs=vn=Vs2=Vn=10mⅤ时,vo=2Ⅴ,伴唱支路增益Am=v2,领唱支路增益u3=

2n,求各支路增益;(3)选择电阻R4、R1、R2和R3的阻值(要求阻值小于100kΩ)。

           

解:(1)利用虚短、虚断和虚地的概念,即vp-vn=0,i写出输入端的节点电流方程为=0和tln=0,

或由此得

ul+u2+z3=z4

Rs+R1 Rs+R2 Rs+R3 R4

=-(Avl vsl+uns2+unvs3)

(2)当us=v=Vs2=Vs3=10mⅤ时,vo=2Ⅴ,处m=Av2,⒕v3=2A,计算Av1、Av2、Av3的值如下:输出电压vo可写为2Ⅴ=-(wv1os1+Abvs2+⒕fvs3)

=-(rvl+Av1+2⒕v1)vs

2Ⅴ=-4⒕vl×10mⅤ