运算放大器——实现任意项多项式加减法

(小白的笔记)思考的起因是老师留了作业:运放实现Vout=3U1-7U2+5U3.首先想到的是用两个运放,进行加减的组合。后来思考可不可以用一个运算放大器实现。可以。然后又继续想,可否实现一个运放做到Vout=3U1-7U2+5U3+2U4-3U5……这样任意项多项式的运算。
正文:
一、怎么实现任意项多项式相加减的电路(结论)
二、计算推导过程
三、如何理解运放的同相输入端和反向输入端

一、怎么实现这个电路(结论)

总体是这样的模型
在这里插入图片描述
步骤:
1.确定输入端与电源连接关系
根据加减关系把多项式分成两组。如Vout=3U1-7U2+5U3-2U4-3U5,就是U1、U3一组,U2、U4、U5一组。然后+号的连接运放的同相输入端,-号的连接反向输入端。
2.确定Rf值和反向输入端的电阻值
做到Rf/Ri=Ui前的系数。Vout=3U1-7U2+5U3-2U4-3U5。Rf/R2=7,Rf/R4=2,Rf/R5=3.
3.确定Rx和同相输入端的电阻值
做到:(正号电压和)/(1+负号系数和)=(正号电流和)/(正号电导和+1/Rx)
在这里插入图片描述
Vout=3U1-7U2+5U3-2U4-3U5
在这里插入图片描述

二、推导过程

同样以Vout=3U1-7U2+5U3-2U4-3U5为例
只看反相部分,可等效为
在这里插入图片描述
由节点法可得:
在这里插入图片描述
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可得结论Rf/Ri=Ui前的系数。

同理,正相部分
在这里插入图片描述
由节点法得
在这里插入图片描述

三、如何理解运放的同相输入端和反向输入端

先谈谈虚短虚断吧。
虚短——输入端电势相同。那直接连上不就行了吗?肯定不行,那样电流就变了。
在这里插入图片描述
所以就有了虚断——两条支路电流该是多少还是多少,只是回路中点的电势相同。
所以按我的简单理解,两个输入端的作用是:
同相输入端:控制电势。
反相输入端:控制最终的Vout。接收同相端确定的电势,通过电流关系得到输出。
从做题的角度讲,两个端没什么区别,但往往Rf和反相端相连,这控制了最终的Vout的比例变化。

当然,实际实现任意项多项式加减法没多大应用意义,就是随便想想,做做题过程中图一乐呵吧,大佬轻点怼。

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