運算放大器——實現任意項多項式加減法

(小白的筆記)思考的起因是老師留了作業:運放實現Vout=3U1-7U2+5U3.首先想到的是用兩個運放,進行加減的組合。後來思考可不可以用一個運算放大器實現。可以。然後又繼續想,可否實現一個運放做到Vout=3U1-7U2+5U3+2U4-3U5……這樣任意項多項式的運算。
正文:
一、怎麼實現任意項多項式相加減的電路(結論)
二、計算推導過程
三、如何理解運放的同相輸入端和反向輸入端

一、怎麼實現這個電路(結論)

總體是這樣的模型
在這裏插入圖片描述
步驟:
1.確定輸入端與電源連接關係
根據加減關係把多項式分成兩組。如Vout=3U1-7U2+5U3-2U4-3U5,就是U1、U3一組,U2、U4、U5一組。然後+號的連接運放的同相輸入端,-號的連接反向輸入端。
2.確定Rf值和反向輸入端的電阻值
做到Rf/Ri=Ui前的係數。Vout=3U1-7U2+5U3-2U4-3U5。Rf/R2=7,Rf/R4=2,Rf/R5=3.
3.確定Rx和同相輸入端的電阻值
做到:(正號電壓和)/(1+負號係數和)=(正號電流和)/(正號電導和+1/Rx)
在這裏插入圖片描述
Vout=3U1-7U2+5U3-2U4-3U5
在這裏插入圖片描述

二、推導過程

同樣以Vout=3U1-7U2+5U3-2U4-3U5爲例
只看反相部分,可等效爲
在這裏插入圖片描述
由節點法可得:
在這裏插入圖片描述
在這裏插入圖片描述
可得結論Rf/Ri=Ui前的係數。

同理,正相部分
在這裏插入圖片描述
由節點法得
在這裏插入圖片描述

三、如何理解運放的同相輸入端和反向輸入端

先談談虛短虛斷吧。
虛短——輸入端電勢相同。那直接連上不就行了嗎?肯定不行,那樣電流就變了。
在這裏插入圖片描述
所以就有了虛斷——兩條支路電流該是多少還是多少,只是迴路中點的電勢相同。
所以按我的簡單理解,兩個輸入端的作用是:
同相輸入端:控制電勢。
反相輸入端:控制最終的Vout。接收同相端確定的電勢,通過電流關係得到輸出。
從做題的角度講,兩個端沒什麼區別,但往往Rf和反相端相連,這控制了最終的Vout的比例變化。

當然,實際實現任意項多項式加減法沒多大應用意義,就是隨便想想,做做題過程中圖一樂呵吧,大佬輕點懟。

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