减法运算电路

例2: 理想集成运算放大器电路如图所示，求输出电压 uO。
2R R
解：A1为同相比例运算电路
2R uO1 (1 2R )uI1 2V
A2为电压跟随器 uO2 = uI2= 0.5V
2R
uI1 1V R
– + A1+
uO1 R
– A3+
uO
uO2 R
+
0.5V uI2
– +
A2+
R
A3为减法运算电路
用差分输入方式构成的减法运算电路的输入电阻较低。为了提高减法
运算电路的输入电阻，可采用双运算放大器同相输入减法运算电路。
三减相法电运源算的电相路线电压关 系
电工技术与电子技术
例1：分析同相串联的减法运算电路的输出。
分析方法：
RF1
RF2
利用已知结论，进行逐级推导。
R1
解：uO1
(1 RF1 R1
)u I1
uI
– –
R1
R2 R2
R4
R1 2R2
R4
A3 + +
对A3有
R1
uI2
uO2 R6
u–O
uO
R6 R4
(uO1
uO2
)
A2 + –
所以 uO
若用 uId 表示差模信号，即 uId = uI1 uI2 ，
R6 R4
R1
2R2 R1
(uI1
uI2 )
uO
R6 R4
(1
2R2 R1
)uId
当 uI1= uI2即输入共模信号时，输出电压 uO = 0。
电工技术与电子技术
应用：用于人体心电信号检测的实用三运放电路。
uI1 R1
R3
22k 22k
A1
R10
R8
10k
NL1 氖泡 2k
R722kR5
22kR6
NL2 氖泡
uI2
R2
R4
A2
10k R9
10k 2k
A3
R11 9k RW
uO
22k 22k
三减相法电运源算的电相路线电压关 系
入，ri 高。
+
uI1
– A1+
uI
– –
R1
R2 R2
uI2
–
A2 +
uO1
R4
R4
uO2 R6
R6
A3 + +
u–O
A3 差分输入， 实现双端输入到
单端输出的转换
三减相法电运源算的电相路线电压关 系
电工技术与电子技术
+
对A1和A2有
uI1
– A1+ uO1
R6
uO1 uO2 uI1 uI2
2. 分析方法二：根据已知结论，利用叠加原理。
uO
RF R1
uI1
uO
(1
RF R1
)u
(1
RF ) R1
R3 R2 R3
uI2
uO uO uO
(1 RF ) R1
R2
R3
R3
uI
2
RF R1
uI1
RF
+
uI1 + uI2
––
R1 –
u+ + R2 R3
+
+ uO –
缺点：比例系数调节不方便。
uO
(1
R) R
R R R
uO2
R R
uO1
1.5V
三减相法电运源算的电相路线电压关 系
电工技术与电子技术
例3：运算放大器在测量放大电路中的应用。
测量放大器电路的作用是
将测量电路或传感器送来的微 弱信号进行放大，再送到后面 电路去处理。
+
uI1
– A1+
一般对测量放大电路的要求是 uI
输入电阻高、噪声低、稳定 性
若用 uId 表示差模信号，即 uId = uI1 uI2 ，
uO
R6 R4
(1
2R2 R1
)uId
当 uI1= uI2，即输入共模信号时，输 出电压uO = 0。
三减相法电运源算的电相路线电压关 系
+
uI1
– A1+
–
R2
uI – R1 R2
uO1
R4
R4
uI2
uO2 R6
A2 + –
R6
A3 + +
u–O
电工技术与电子技术
测量放大电路电路广泛应 用于工业现场、生物信号及 其仪器仪表的数据采集、信 号放大电路中。
若用 uId 表示差模信号，即 uId = uI1 uI2 ，
uO
R6 R4
(1
2R2 R1
)uId
当 uI1= uI2，即输入共模信号时，输 出电压uO = 0。
三减相法电运源算的电相路线电压关 系
– –
R1
R2 R2
好、精度及可靠性高、共模 抑
uI2
制比大、线性度好、失调小、并
A2 +
有一定的抗干扰能力。
–
uO1
R4
R4
uO2 R6
R6
A3 + +
u–O
三减相法电运源算的电相路线电压关 系
电工技术与电子技术
例3：运算放大器在测量放大电路中的应用。
A1 和A2的结构对 称、元件对称，具 有差动放大特点， 抑制零漂。同相输
R3 R2 R3
uI2
RF R1
uI1 )
若：R1 = R2 ，R3 = RF
则：uO
RF R1
(uI2
uI1)
如：R1 = R2 = R3 = RF
平衡电阻：R2 // R3 = R1 // RF
uO uI 2 uI1
输出与两个输入信号的差值成正比。
三减相法电运源算的电相路线电压关 系
电工技术与电子技术
三减相法电运源算的电相路线电压关 系
+
uI1
– A1+
uI
– –
R1
R2 R2
uO1
R4
R4
uI2
uO2 R6
A2 + –
电工技术与电子技术
分析可知：该电路放大差
R6
模信号，抑制共模信号。
A1 、A2均采用同相输入方
A3 +
+
u–O
式，输入电阻高； 电路结构对称，抑制共模
信号能力强。
该电路适于放大弱信号, 是 测量仪表中常用基本电路。
平衡电阻：R2 // R3 = R1 // RF
uO
(1
FR R1
)
R3 R2 R3
uI 2
RF R1
uI1 )
三减相法电运源算的电相路线电压关 系
减法运算电路
电工技术与电子技术
1. 电路组成
iF RF
+ iI R1
–+
+
uI1
+ uI2
R2
+ R3
uO –
––
2. 分析 方法一
Fra Baidu bibliotek
uO
(1 RF) R1
uI1 R3
uO
RF2 R
2
uO1
(1
RF2 R2
)uI2
– A1+
uO1 R2
+
uI2
R4
– + A2+
uO
该电路具有极高的输入 电阻，又可实现两信号相 减的运算电路。
RF2 R2
(1 RF1 R1
)u
I1
(1 RF2 R2
)u I2
三减相法电运源算的电相路线电压关 系
电工技术与电子技术
减法运算电路
电工技术与电子技术
1. 电路组成
2. 分析 方法一
iF RF
iI R1
+
uI1
+ uI2
R2
––
–+ +
R3
常用做测量 放大电路
+ uO –
因虚断， i+ = i–= 0，可得
u
R3 R2 R3
uI2
u uI1 R1iI
uI1
1
R1
R (u RF
uO
)
I1
因虚短, u– u+= 0
三减相法电运源算的电相路线电压关 系
电工技术与电子技术
减法运算电路
主讲教师：王香婷 教授
三减相法电运源算的电相路线电压关 系
减法运算电路
电工技术与电子技术
主要内容： 减法运算电路；多级信号运算电路。
重点难点： 减法运算电路的输入、输出电压关系，多级运算电路的分析。
三减相法电运源算的电相路线电压关 系