【導(dǎo)讀】波特圖也是根據(jù)人名命名的，它是出自貝爾實驗室，由荷蘭裔科學(xué)家 Hendrik Wade Bode在1930年發(fā)明的。Bode當(dāng)時需要設(shè)計用于電話網(wǎng)絡(luò)的放大器，放大器帶有負(fù)反饋。為了能夠快速了解放大器保持絕對穩(wěn)定所需的增益裕度和相位裕度，Bode開發(fā)了波特圖。
實際應(yīng)用中,常要獲取兩個信號的差值或?qū)Χ鄠€模擬信號進(jìn)行疊加混合，這時就要使用信號疊加電路和求差電路。圖一所示的反相比例和同相比例電路是比例運算電路的基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，以此為基礎(chǔ)，利用疊加原理和戴維南定理就可以構(gòu)造出信號疊加電路和求差電路。
圖一 比例運算電路基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
一. 信號疊加分同相疊加和反相疊加，圖二為信號同相疊加電路，其戴維南等效電路如圖二右側(cè)所示。
圖二 同相疊加及其等效電路從圖二可看出，等效電路就是圖一(b)所示的基本同相比例電路，利用疊加原理得P點開路電壓 Us=1/3(Ui1+Ui2+Ui3)，電壓源等效內(nèi)阻R0=R//R//R;直接套用基本同相比例電路的公式，可得：Uo=(1+R/0.5R)*Us=Ui1+Ui2+Ui3 , 輸出為三個輸入信號的同相疊加。
圖三 反相疊加與等效電路
圖三為信號反相疊加電路，其輸出等于各個輸入信號單獨作用時的輸出之和，當(dāng)Ui1單獨作用時，將Ui2、Ui3對地短路，此時的等效電路 如圖三右側(cè)所示。因同相端接地，反相端為虛地點，即N點為零電位，R2、R3上沒有電流，可以認(rèn)為R2、R3 存在與否對電路無影響，即可以拿掉，等效電路就和圖一(a)的基本反相比例電路相同，直接套用反相比例電路公式，得Ui1單獨作用時的輸出：Uo1=-Rf/R1*Ui1 ; 同理可得：Uo2=-Rf/R2*Ui2 ; Uo3=-Rf/R3*Ui3 ; 總輸出Uo=Uo1+Uo2+Uo3 ;當(dāng)Rf=R1=R2=R3時， Uo=-(Ui1+Ui2+Ui3),完成了輸入信號的反相疊加。
二.采用不同思路可構(gòu)成不同的求差電路。用信號反相并求和的思想，可以得到圖四所示的減法電路。
圖四 信號反相與疊加實現(xiàn)的求差電路
該電路由兩級運放構(gòu)成，其中A1構(gòu)成反相器，A2構(gòu)成兩信號反相疊加電路，圖中運放同相端并聯(lián)的電阻，是為了運放兩輸入端的電阻平衡。第一級輸出Uo1=-Ui2 ; 按圖三反相疊加電路的結(jié)論，得該電路輸出為：Uo=-(Uo1+Ui1)=Ui2-Ui1 ,實現(xiàn)了信號的求差運算。
圖五 差分電路實現(xiàn)的求差電路
圖五是按同相比例和反相比例相結(jié)合的思想，利用差分電路構(gòu)成的求差電路，與圖四相比，只用一個運放單元，但該電路不能用虛地概念，運放兩輸入端存在共模電壓，實際使用時，應(yīng)盡量選高共模抑制比的運放。當(dāng)Ui1單獨作用時，等效電路如圖五(b)所示，為基本反比例電路，此時Uo1=-Ui1 ; 當(dāng)Ui2單獨作用時，利用戴維南定理，將電路等效為圖五(c)所示電路，其為基本同相比例電路，P點開路電壓Us=R/(R+R)*Ui2=0.5Ui2 ; 等效電源內(nèi)阻R0=R//R ; 直接套用同相比例電路公式， 得Uo2=(1+R/R)*Us=Ui2 ; 電路輸出Uo=Uo2+Uo1= Ui2-Ui1 ; 實現(xiàn)了信號求差運算。
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