集成运算放大应用电路教学方法探索

2023-02-16

集成运放应用电路教学过程中存在以下几个方面的问题:首先, 内容和学时之间的矛盾日渐突出, 电路类型多与课时少的矛盾;其次, 教材内容中仅介绍最基本的简单特殊电路, 这种处理方法不妥, 最后、学习的根本目的是在于应用, 本人认为, 教材中的内容, 思路不清, 介绍的不透, 教材研究的深度不够, 随着集成电路应用的越来越广泛, 学生已无法用所学知识解决实际问题。因此、将教材内容的体系结构进行了重新组织, 同时, 对电路的公式从特殊关系式演化为更具有实用和通用的一般表达式。现将作者多年教学方法介绍给大家, 这里体现了作者教学设计的思路。希望对你能起到抛砖引玉的作用。

1 反相输入比例运算电路及反相加法电路

如图1 (a) 所示为反相输入比例运算电路, 若在输入端加入ui, 由于运放工作在线性放大状态, 满足虚短和虚断, 而且虚地成立, 故有:

可见, 该电路输入、输出电压大小为比例关系, 且相位相反。

那么, 当输入端有ui 1、ui 2、...、ui n多个输入信号共同作用时, 如图1 (b) 所示。由于虚地成立, 各个信号之间互不影响, 利用叠加原理有:

即为反相比例加法运算。

2 同相比例电路及同相加法电路

电路如图2 (a) 所示。当输入端有一个输入信号时, 由于运放工作在线性放大状态, 虚短和虚断满足, 但虚地不成立。

当不考虑RT时, 故有:

当电路中含RT电阻时, 将上式变换后有:

其中:R+=R1//RT, R-=R1//Rf

当同相输入端有ui1、ui2、...、uin多个输入信号共同作用时, 如图2 (b) 所示。利用线性叠加原理有:

3 差动输入的减法电路

电路如图3 (a) 所示。当同相和反相输入端, 各有一个输入信号时, 根据反相和同相比例运算电路关系式及叠加原理有:

当同相和反相输入端, 同时有多个输入信号时, 如图3 (b) 所示。根据反相和同相比例运算电路关系式及叠加原理有:

若取R-=R+, R1=R2=...=Rn=Ri=R2...=Rn时, 则

即实现多个信号的减法运算。

4 结语

本文以反相、同相比例基本运算电路为基础, 介绍了该电路的一般关系式, 并将其推广多个输入信号共同作用的反相加法电路和同相加法电路中, 从而推导出简便实用的通用表达式。其次, 以反相和同相电路为基础, 介绍了差动输入的减法电路, 并引入多个信号同时作用时的减法电路中。第三, 在同相电路中引入电阻, 解决了教材中给出特殊电路的问题, 同时, 将公式变换为具有普遍性和实用性通用表达式。最后, 传授给学生从特殊电路到一般电路分析问题的学习方法, 给后续电子电路的设计课程带来了方便。

摘要：本文以反相、同相比例运算电路为基础, 对集成运算电路进行研究, 并将其推广多个输入信号共同作用的电路中, 从中总结出普遍性的一般关系式。同时, 对教材编排结构进行了调整和归并, 解决了教材中一直存在的思路不清, 介绍的不透, 教材研究的深度不够, 学生学后不能应用的问题。

关键词：集成运算,比例电路,加法电路,减法电路,一般表达式