[科普中国]-运算电路

集成运放是一个已经装配好的高增益直接耦合放大器，加接反馈网络以后，就组成了运算电路。

运算电路特点1. 运算电路的输入输出关系，仅仅决定于反馈网络；因此只要选取适当的反馈网络，就可以实现所需要的运算功能，如比例、加减、乘除、微积分、对数等。

2. 这样的运算电路，被广泛地应用于对模拟信号进行 各种数学处理，称之为模拟运算电路。

3. 模拟运算电路通常表现输入/输出电压之间的函数关系

模拟运算电路运算电路可分为模拟运算电路和数字运算电路两大类。模拟运算电路具有电路简单，成本低，实时性强等特点。

引起模拟运算电路运算误差的主要因素1

运放参数的非理想性引起运算误差。其中Kd,Rd,CMRR,Uo,Id和Io的影响是主要的。为减小运算误差，Kd,Rd,和CMRR越大越好，Uo,Io越小越好。

运放噪声和外围电阻噪声引起运算误差。对由电阻阻值误差引起的运算误差，容易根据运算电路的输出表达式，用求偏导的方法求得。为减小电阻阻值误差引起的运算误差，可选用温度系数小的精密电阻，必要时还可在电路中设置调节环节来补偿。

运放参数随工作频率变化引起的运算误差。反馈网络通常是无源网络，无源元件可选用高稳定性的元件，因而电路增益可获得很高的稳定性，也就抑制了运放参数变化引起的运算误差。

CMOS运算电路CMOS运算电路可以分逻辑运算电路和算术运算电路两类，C660四异或门和C663四位数字量值比较器是逻辑运算电路中两个典型的电路。算术运算电路包括C661双全加器、C662四位超前进位全加器、CH14560NBCD全加器及CH14561"9"补码电路和J690BCD比例乘法器等。2

运算电路经典基本电路图反相比例运算电路

电路如下图所示，其中电阻R引入反相输入信号Ui，电阻Rf引入深度负反馈，使运放工作于线性区，根据前述的两个分析依据，很容易可以推出：

U+= U-= 0V（即同相和反相输入端皆为虚地）

Au = Uo / Ui = － Rf / R， 由式可知为反相比例运算电路，

若Rf = R，则Au =－1，即为反相器。

2.同相比例运算电路（如右图）

3.反相求和运算电路

如果在反相输入端增加输入电路，则构成反相求和（加法）运算电路。 当R1 = Rf 时，Uo = －Ui1

4.同相求和运算电路

如果在同相输入端增加若干输入电路（如右图所示），则构成同相求和运算电路。

容易得出，分析此电路时可运用节点电压法求，得到Uo = （1+Rf / R1)x（ui1·R'·R22+ui2·R'·R21）/R21·R22+R'·(R21+R22)。

5.差分比例运算电路

如果在同相和反相输入端分别加上输入信号（如右图所示），则构成差分比例运算电路。

6.积分运算电路

与反相比例运算电路相比，用电容C代替电阻Rf作为负反馈元件（如右

图所示），就成为积分运算电路。

本词条内容贡献者为:

张磊 - 副教授 - 西南大学