運算電路

集成運放是一個已經裝配好的高增益直接耦合放大器，加接反饋網路以後，就組成了運算電路。

基本介紹

• 中文名：運算電路
• 外文名：Operation circuit
• 技術指標：運算誤差
• 主要構成元件：運放
• 屬性：電子電路

特點

1. 運算電路的輸入輸出關係，僅僅決定於反饋網路；因此只要選取適當的反饋網路，就可以實現所需要的運算功能，如比例、加減、乘除、微積分、對數等。

2. 這樣的運算電路，被廣泛地套用於對模擬信號進行 各種數學處理，稱之為模擬運算電路。

3. 模擬運算電路通常表現輸入/輸出電壓之間的函式關係

模擬運算電路

運算電路可分為模擬運算電路和數字運算電路兩大類。模擬運算電路具有電路簡單，成本低，實時性強等特點。

差分運算電路

引起模擬運算電路運算誤差的主要因素

1. 運放參數的非理想性引起運算誤差。其中K_d,R_d,CMRR,U_o,I_d和I_o的影響是主要的。為減小運算誤差，K_d,R_d,和CMRR越大越好，U_o,I_o越小越好。
2. 運放噪聲和外圍電阻噪聲引起運算誤差。對由電阻阻值誤差引起的運算誤差，容易根據運算電路的輸出表達式，用求偏導的方法求得。為減小電阻阻值誤差引起的運算誤差，可選用溫度係數小的精密電阻，必要時還可在電路中設定調節環節來補償。
3. 運放參數隨工作頻率變化引起的運算誤差。反饋網路通常是無源網路，無源元件可選用高穩定性的元件，因而電路增益可獲得很高的穩定性，也就抑制了運放參數變化引起的運算誤差。

CMOS

CMOS運算電路可以分邏輯運算電路和算術運算電路兩類，C660四異或門和C663四位數字量值比較器是邏輯運算電路中兩個典型的電路。算術運算電路包括C661雙全加器、C662四位超前進位全加器、CH14560NBCD全加器及CH14561"9"補碼電路和J690BCD比例乘法器等。

CMOS運算電路

經典電路圖

1. 反相比例運算電路
   電路如下圖所示，其中電阻R引入反相輸入信號Ui，電阻Rf引入深度負反饋，使運放工作於線性區，根據前述的兩個分析依據，很容易可以推出：
   U₊= U_-= 0V（即同相和反相輸入端皆為虛地）
   Au = Uo / Ui = － Rf / R，　 由式可知為反相比例運算電路，
   若Rf = R，則Au =－1，即為反相器。

反相比例運算電路

2.同相比例運算電路（如右圖）

3.反相求和運算電路

如果在反相輸入端增加輸入電路，則構成反相求和（加法）運算電路。 當R1 = R_f 時，Uo = －U_i1

反相求和運算電路

4.同相求和運算電路

同相求和運算電路

如果在同相輸入端增加若干輸入電路（如右圖所示），則構成同相求和運算電路。

容易得出，分析此電路時可運用節點電壓法求，得到Uo = （1+R_f / R1)x（u_i1·R'·R₂₂+u_i2·R'·R₂₁）/R₂₁·R₂₂+R'·(R₂₁+R₂₂)。

5.差分比例運算電路

如果在同相和反相輸入端分別加上輸入信號（如右圖所示），則構成差分比例運算電路。

6.積分運算電路

　與反相比例運算電路相比，用電容C代替電阻Rf作為負反饋元件（如右

積分運算電路

圖所示），就成為積分運算電路。