分析了比例系数与平衡电阻、反馈电阻的关系。目的是探索比例系数任意取值时加减法运算电路构成形式的变化。

中文名

加减运算电路

外文名

Addition and subtraction circuit

属性

计算机硬件术语

关系

反馈电阻

特点

反相求和电路

基本简介

1. 反相求和电路

按照输入方式的不同，加法运算电路可以分为反相加法器和同相加法器。

（1）反相加法运算电路。反相加法运算电路如图1所示，利用这个电路可以实现3个输入信号之间的求和运算。

图9-5 反相求和电路

（2）同相加法运算电路。图2为同相加法运算电路。顾名思义，将求和输入信号接在同相输入端，反馈电阻Rf仍然接在反相输入端，构成深度负反馈。

图2 同相求和电路

2．减法运算电路

差动比例运算电路即由单级运放构成的减法器。但由于信号有反相输入端和同相输入端，所以也存在调整不便和共模输入电压较大的问题。如图3所示！

图3 减法运算电路图

图4为两级运放构成的反相输入减法电路。电路由第一级的反相器和第二级的加法运算电路级联而成。

图4 反相输入减法电路

加法运算电路图原理

加减运算电路

特点

调节某一路信号的输入电阻不影响其他路输入与输出的比例关系

2. 同相求和电路

虚短、虚断

单运放和差电路

双运放和差电路

加减法运算电路的设计方法

1 任意比例系数的加减法运算电路

所给出的任意比例系数的加减法运算电路如图1所示。其中，

为n个减运算输入信号，

为m个加

运算输入信号，

为输出信号，

为输入端电阻，

为反馈电阻，

为平衡电阻，

为附加电阻。

运放输入端电阻的平衡条件为

加减运算电路

加减运算电路

式(5)反映了输入信号比例系数与附加电阻、平衡电阻、反馈电阻的关系，表明在满足电阻平衡的条件下，各加运算输入信号比例系数之和与各减运算输入信号比例系数之和的差值可以大于l、小于1或等于1，即输入信号的比例系数无限定。

根据输入信号比例系数的数值范围，加减运算电路还可简化。

2 比例系数加减结果特定取值时的电路简化方案

2．1 各加运算输入信号比例系数之和与各减运算输入信号比例系数之和的差值大于1的加减运算电路

当各输入信号的比例系数关系为

加减运算电路

时，可令式(5)中电阻

，即图1所示电路中去掉电阻

，由式(5)

中实现大于1的平衡条件。

2．2 各加运算输入信号比例系数之和与各减运算输入信号比例系数之和的差值小于1的加减运算电路

当各输入信号的比例系数关系为

时，可令式(5)中电阻

，即图1所示电路中去掉电阻R’，由式(5)

中实现小于1的平衡条件。

2．3 各加运算输入信号比例系数之和与各减运算输入信号比例系数之和的差值等于1的加减运算电路

当各输入信号的比例系数关系为

时，可令式(5)中电阻

，

，即图1所示电路中去掉电阻

及

。3 设计步骤及举例

3．1 设计步骤

(1)由参与运算的各输入信号比例系数加、减的数值范围确定电路形式；

(2)由运算关系及平衡条件确定外部各个电阻值。

3．2 设计举例

例1，试设计实现

运算关系的加减运算电路。

将所要实现的运算关系式与式(4)对比，确定式(4)中各输入信号的比例系数为

因，确定所设计电路的形式为图1中去掉电阻

，按三个输入信号重画如图2所示。

选取

，代入各输入信号的比例系数表达式中，解出

由式(5)并考虑

，有

代入各输入信号的比例系数，有

解出

。

例2，试设计实现

运算关系的加减运算电路。

将所要实现的运算关系式与式(4)对比，确定式(4)中各输入信号的比例系数为

加减运算电路

例3，试设计实现

运算关系的加减运算电路。

将所要实现的运算关系式与式(4)对比，确定式(4)中各输入信号的比例系数为

确定所设计电路的形式为图1中去掉电阻

及

，按四个输入信号重画如图4所示。

选取

，代入各输入信号的比例系数表达式中，解出