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运算放大器电路- -比脑白金更补脑呦~~

作者:李雪时间:2015-02-03来源:电子产品世界收藏

  导读:由于早期在模拟计算机中完成数学运算而得名,现在大多数以单芯片的形式存在,已广泛应用于电子行业中。今天小编就带你了解电路的秘密~~

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/269400.htm

一、电路- -简介

  运算放大器(Operational Amplifier),简称运放(OP或OPA或OPAMP),顾名思义,是一种具有高放大倍数的电路单元,在实际中,经常结合反馈网络组成某种功能模块,如同向放大器、反向放大器、加法器、减法器、积分电路、微分电路、差分放大器等等。

二、- -结构

  运算放大器至少包括三个端口,即正输入端(OP_P)、负输入端(OP_N) 和输出端(OP_O)。其结构如下图所示。

三、- -虚短

  运算放大器的电压放大倍数很大,而其输出电压有限,因此运算放大器的差模输入电压很小,两个输入端口电位近似相等,相当于“短路”。在分析运放处于线性状态时,可把两个输入端口看作等电位,称作虚假短路,简称“虚短”。

四、- -虚断

  运算放大器的差模电阻很大,从而导致流入运算放大器的电流很小,远远低于输入端外电路的电流,相当于“开路”。在分析运放处于线性状态时,可把两个输入端口看作开路,称作虚假断路,简称“虚断”。

五、运算放大器电路- -反向放大器

  在图一中,运算放大器的同向接入端接地为0V,反向接入端由于与同向接入端虚短,故也为0V。反向输入端由于输入电阻很高,虚断,故R1与R2可看作是串联在一起的,流过它们的电流相同。I1 = (Vi - V-)/R1,I2 = (V- - Vout)/R2,V- = V+ = 0,I1 = I2,四式联立可解得Vout = (-R2/R1)*Vi,因此该电路为反向放大器。

六、运算放大器电路- -同向放大器

  在图二中,由于虚短,有Vi = V-。由于虚断,运放的反向端没有电流出入,R1与R2相当于串联,流过的电流大小相等,设为I,故有I = Vout/(R1+R2),V-= I*R2。因此,三式联立解得Vout=Vi*(R1+R2)/R2,因此该电路为同向放大器。

七、运算放大器电路- -加法器

  在图三中,由于虚短,有V-= V+= 0。由于虚断,电路可看做R1与R2并联,再与R3并联,故有I1+I2=I3,即(V1 – V-)/R 1 + (V2 – V-)/R2 = (Vout – V-)/R3。两式联立解得V1/R1 + V2/R2 = Vout/R3,若有R1=R2=R3,则有Vout=V1+V2,因此该电路为加法器。

  在图四中,由于虚短,有V+ = V-。由于虚断,有I1=I2,I3=I4,即(V1 – V+)/R1 = (V+ - V2)/R2,(Vout – V-)/R3 = V-/R4。在R1=R2,R3=R4情况下可解得Vout = V1 + V2,因此该电路为加法器。

八、运算放大器电路- -减法器

  在图五中,由于虚短,有V+ = V-。由于虚断,有I1=I2,I3=I4,即(V2 – V+)/R1 = V+/R2,(V1 – V-)/R4 = (V- - Vout)/R3。在R1=R2,R3=R4情况下可解得Vout=V2-V1,因此该电路为减法器。

九、运算放大器电路- -积分电路

  在图六中,由于虚短,有V-=V+=0。由于虚断,流过R1和C1的电流相等,流过R1的电流为i=V1/R1,流过C1的电流为i=C*dUc/dt=-C*dVout/dt,因此可解得Vout=((-1/(R1*C1))∫V1dt,即输出电压与输入电压对时间的积分成正比,因此该电路为积分电路。

十、运算放大器电路- -微分电路

  在图七中,由于虚短,有V-=V+=0。由于虚断,流过C1与R2的电流相等,流过C1的电流为i= C*dUc/dt=C*dV1/dt,流过R2的电流为i=(V- -Vout)/R2,联立可解得Vout = -(R2*C1)dV1/dt,即输出电压与输入电压对时间的微分成正比,因此该电路为微分电路。

十一、运算放大器电路- -差分放大电路

  在图八中,由于虚短,有Vx = V1,Vy = V2,Vu = Vw。由于虚断,R1、R2和R3相当于串联,流过他们的电流相等,即(Vo1-Vx)/R1=(Vx-Vy)/R2=(Vy- Vo2)/R3=(Vo1- Vo2)/ (R1+R2+R3);R4、R5相当于串联,流过它们的电流相等,在R4=R5情况下,有Vout – Vu = Vu – Vo1;R6、R7相当于串联,流过的电流相等,在R6=R7情况下,有Vw = Vo2/2。

  以上各式联立可解得Vout = Vo2 – Vo1= (Vy –Vx)(R1+R2+R3)/R2,由于(R1+R2+R3)/R2为定值,因此可确定差值(Vy –Vx)的放大倍数,故该电路为差分放大电路。

  有关运算放大器电路的知识真的是多了去了,在这小编再为大家献上几篇精美文章~~

  1、运算放大器电路全集

  2、这些运算放大器知识你注意到了吗?

  3、阅读运算放大器电路图的方法

  4、运算放大器基本电路- -11个经典电路

  5、大功率运算放大器电路图

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