分析了比例系數(shù)與平衡電阻、反饋電阻的關(guān)系。目的是探索比例系數(shù)任意取值時(shí)加減法運(yùn)算電路構(gòu)成形式的變化。

中文名

加減運(yùn)算電路

外文名

Addition and subtraction circuit

屬性

計(jì)算機(jī)硬件術(shù)語(yǔ)

關(guān)系

反饋電阻

特點(diǎn)

反相求和電路

基本簡(jiǎn)介

1.?反相求和電路

按照輸入方式的不同，加法運(yùn)算電路可以分為反相加法器和同相加法器。

（1）反相加法運(yùn)算電路。反相加法運(yùn)算電路如圖1所示，利用這個(gè)電路可以實(shí)現(xiàn)3個(gè)輸入信號(hào)之間的求和運(yùn)算。

圖9-5 反相求和電路

（2）同相加法運(yùn)算電路。圖2為同相加法運(yùn)算電路。顧名思義，將求和輸入信號(hào)接在同相輸入端，反饋電阻Rf仍然接在反相輸入端，構(gòu)成深度負(fù)反饋。

圖2 同相求和電路

2．減法運(yùn)算電路

差動(dòng)比例運(yùn)算電路即由單級(jí)運(yùn)放構(gòu)成的減法器。但由于信號(hào)有反相輸入端和同相輸入端，所以也存在調(diào)整不便和共模輸入電壓較大的問題。如圖3所示！

圖3 減法運(yùn)算電路圖

圖4為兩級(jí)運(yùn)放構(gòu)成的反相輸入減法電路。電路由第一級(jí)的反相器和第二級(jí)的加法運(yùn)算電路級(jí)聯(lián)而成。

圖4 反相輸入減法電路

加法運(yùn)算電路圖原理

加減運(yùn)算電路

特點(diǎn)

調(diào)節(jié)某一路信號(hào)的輸入電阻不影響其他路輸入與輸出的比例關(guān)系

2.?同相求和電路

虛短、虛斷

單運(yùn)放和差電路

雙運(yùn)放和差電路

加減法運(yùn)算電路的設(shè)計(jì)方法

1?任意比例系數(shù)的加減法運(yùn)算電路

所給出的任意比例系數(shù)的加減法運(yùn)算電路如圖1所示。其中，

為n個(gè)減運(yùn)算輸入信號(hào)，

為m個(gè)加

運(yùn)算輸入信號(hào)，

為輸出信號(hào)，

為輸入端電阻，

為反饋電阻，

為平衡電阻，

為附加電阻。

運(yùn)放輸入端電阻的平衡條件為

加減運(yùn)算電路

加減運(yùn)算電路

式(5)反映了輸入信號(hào)比例系數(shù)與附加電阻、平衡電阻、反饋電阻的關(guān)系，表明在滿足電阻平衡的條件下，各加運(yùn)算輸入信號(hào)比例系數(shù)之和與各減運(yùn)算輸入信號(hào)比例系數(shù)之和的差值可以大于l、小于1或等于1，即輸入信號(hào)的比例系數(shù)無(wú)限定。

根據(jù)輸入信號(hào)比例系數(shù)的數(shù)值范圍，加減運(yùn)算電路還可簡(jiǎn)化。

2?比例系數(shù)加減結(jié)果特定取值時(shí)的電路簡(jiǎn)化方案

2．1?各加運(yùn)算輸入信號(hào)比例系數(shù)之和與各減運(yùn)算輸入信號(hào)比例系數(shù)之和的差值大于1的加減運(yùn)算電路

當(dāng)各輸入信號(hào)的比例系數(shù)關(guān)系為

加減運(yùn)算電路

時(shí)，可令式(5)中電阻

，即圖1所示電路中去掉電阻

，由式(5)

中實(shí)現(xiàn)大于1的平衡條件。

2．2?各加運(yùn)算輸入信號(hào)比例系數(shù)之和與各減運(yùn)算輸入信號(hào)比例系數(shù)之和的差值小于1的加減運(yùn)算電路

當(dāng)各輸入信號(hào)的比例系數(shù)關(guān)系為

時(shí)，可令式(5)中電阻

，即圖1所示電路中去掉電阻R’，由式(5)

中實(shí)現(xiàn)小于1的平衡條件。

2．3?各加運(yùn)算輸入信號(hào)比例系數(shù)之和與各減運(yùn)算輸入信號(hào)比例系數(shù)之和的差值等于1的加減運(yùn)算電路

當(dāng)各輸入信號(hào)的比例系數(shù)關(guān)系為

時(shí)，可令式(5)中電阻

，

，即圖1所示電路中去掉電阻

及

。3?設(shè)計(jì)步驟及舉例

3．1?設(shè)計(jì)步驟

(1)由參與運(yùn)算的各輸入信號(hào)比例系數(shù)加、減的數(shù)值范圍確定電路形式；

(2)由運(yùn)算關(guān)系及平衡條件確定外部各個(gè)電阻值。

3．2?設(shè)計(jì)舉例

例1，試設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

運(yùn)算關(guān)系的加減運(yùn)算電路。

將所要實(shí)現(xiàn)的運(yùn)算關(guān)系式與式(4)對(duì)比，確定式(4)中各輸入信號(hào)的比例系數(shù)為

因，確定所設(shè)計(jì)電路的形式為圖1中去掉電阻

，按三個(gè)輸入信號(hào)重畫如圖2所示。

選取

，代入各輸入信號(hào)的比例系數(shù)表達(dá)式中，解出

由式(5)并考慮

，有

代入各輸入信號(hào)的比例系數(shù)，有

解出

。

例2，試設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

運(yùn)算關(guān)系的加減運(yùn)算電路。

將所要實(shí)現(xiàn)的運(yùn)算關(guān)系式與式(4)對(duì)比，確定式(4)中各輸入信號(hào)的比例系數(shù)為

加減運(yùn)算電路

例3，試設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

運(yùn)算關(guān)系的加減運(yùn)算電路。

將所要實(shí)現(xiàn)的運(yùn)算關(guān)系式與式(4)對(duì)比，確定式(4)中各輸入信號(hào)的比例系數(shù)為

確定所設(shè)計(jì)電路的形式為圖1中去掉電阻

及

，按四個(gè)輸入信號(hào)重畫如圖4所示。

選取

，代入各輸入信號(hào)的比例系數(shù)表達(dá)式中，解出