解:将电路后部的运算放大器部分从电路中断开,如下图。
针对左侧的电路,运用电源等效变换的方法,求出戴维南等效电路。
第一步:R+R=2R;电压源u4等效变换为:u4/2R的电流源、并联2R的电阻;两个2R并联,等效为R;得到上图中的中间的图。
第二步:u4/2R的电流源并联电阻R,等效为R×u4/2R=0.5u4的电压源、串联电阻R;左下图;
第三........如此变换下去,最终得到如下图的戴维南等效电路:
其中:Uab=Uoc=u4/16+u3/8+u2/4+u1/2,Req=Rab=R。
带回原电路,如上图最下面。
I1=Uoc/R=If=(0-Uo)/Rf,所以:Uo=-Uoc×Rf/R=-Uoc×16R/R=-16Uoc=-16×(u4/16+u3/8+u2/4+u1/2)=-(8u1+4u2+2u3+u4)。
因为是负反馈,所以同相端电压 Vp=0,反相端电压 Vn=Vp=0;
采用节点电压法:
Ua*(1/2R+1/2R+1/R) - Ub/R = U4/2R;
Ub*(1/2R+1/R+1/R) - Ua/R - Uc/R = U3/2R;
Uc*(1/2R+1/R+1/R) - Ub/R = U2/2R;(记住 Vn=0)
化简得
2Ua-Ub=U4/2 ------(1)
5Ub-2Ua-2Uc=U3 ------(2)
5Uc-Ub=U2 ---------(3)
(1,2)消去Ua,得:4Ub-2Uc=U4/2+U3 -----(4)
(3,4)消去Ub,得:Uc=U2/4+U3/8+U4/16
因此可以简化电路如下
流向 Vn 点的电流:Uc/R + U1/2R ;
流出 Vn 点的电流:(Vn - Uo)/Rf = -Uo/Rf;
这两个电流是相等的,所以有 -Uo/Rf = Uc/R + U1/2R ;
则 Uo = - Rf *(U1/2 +U2/4+U3/8+U4/16)/R ;