運算放大器電路- -比腦白金更補(bǔ)腦呦~~

作者：李雪時間：2015-02-03 來源：電子產(chǎn)品世界

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　　導(dǎo)讀：運算放大器由于早期在模擬計算機(jī)中完成數(shù)學(xué)運算而得名，現(xiàn)在大多數(shù)以單芯片的形式存在，已廣泛應(yīng)用于電子行業(yè)中。今天小編就帶你了解運算放大器電路的秘密~~

本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/269400.htm

一、運算放大器電路- -簡介

　　運算放大器(Operational Amplifier)，簡稱運放(OP或OPA或OPAMP)，顧名思義，是一種具有高放大倍數(shù)的電路單元，在實際中，經(jīng)常結(jié)合反饋網(wǎng)絡(luò)組成某種功能模塊，如同向放大器、反向放大器、加法器、減法器、積分電路、微分電路、差分放大器等等。

二、運算放大器電路- -結(jié)構(gòu)

　　運算放大器至少包括三個端口，即正輸入端(OP_P)、負(fù)輸入端(OP_N) 和輸出端(OP_O)。其結(jié)構(gòu)如下圖所示。

三、運算放大器電路- -虛短

　　運算放大器的電壓放大倍數(shù)很大，而其輸出電壓有限，因此運算放大器的差模輸入電壓很小，兩個輸入端口電位近似相等，相當(dāng)于“短路”。在分析運放處于線性狀態(tài)時，可把兩個輸入端口看作等電位，稱作虛假短路，簡稱“虛短”。

四、運算放大器電路- -虛斷

　　運算放大器的差模電阻很大，從而導(dǎo)致流入運算放大器的電流很小，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于輸入端外電路的電流，相當(dāng)于“開路”。在分析運放處于線性狀態(tài)時，可把兩個輸入端口看作開路，稱作虛假斷路，簡稱“虛斷”。

五、運算放大器電路- -反向放大器

　　在圖一中，運算放大器的同向接入端接地為0V，反向接入端由于與同向接入端虛短，故也為0V。反向輸入端由于輸入電阻很高，虛斷，故R1與R2可看作是串聯(lián)在一起的，流過它們的電流相同。I1 = (Vi - V-)/R1，I2 = (V- - Vout)/R2，V- = V+ = 0，I1 = I2，四式聯(lián)立可解得Vout = (-R2/R1)*Vi，因此該電路為反向放大器。

六、運算放大器電路- -同向放大器

　　在圖二中，由于虛短，有Vi = V-。由于虛斷，運放的反向端沒有電流出入，R1與R2相當(dāng)于串聯(lián)，流過的電流大小相等，設(shè)為I，故有I = Vout/(R1+R2)，V-= I*R2。因此，三式聯(lián)立解得Vout=Vi*(R1+R2)/R2，因此該電路為同向放大器。

七、運算放大器電路- -加法器

　　在圖三中，由于虛短，有V-= V+= 0。由于虛斷，電路可看做R1與R2并聯(lián)，再與R3并聯(lián)，故有I1+I2=I3，即(V1 – V-)/R 1 + (V2 – V-)/R2 = (Vout – V-)/R3。兩式聯(lián)立解得V1/R1 + V2/R2 = Vout/R3，若有R1=R2=R3，則有Vout=V1+V2，因此該電路為加法器。

　　在圖四中，由于虛短，有V+ = V-。由于虛斷，有I1=I2，I3=I4，即(V1 – V+)/R1 = (V+ - V2)/R2，(Vout – V-)/R3 = V-/R4。在R1=R2，R3=R4情況下可解得Vout = V1 + V2，因此該電路為加法器。

八、運算放大器電路- -減法器

　　在圖五中，由于虛短，有V+ = V-。由于虛斷，有I1=I2，I3=I4，即(V2 – V+)/R1 = V+/R2，(V1 – V-)/R4 = (V- - Vout)/R3。在R1=R2，R3=R4情況下可解得Vout=V2-V1，因此該電路為減法器。

九、運算放大器電路- -積分電路

　　在圖六中，由于虛短，有V-=V+=0。由于虛斷，流過R1和C1的電流相等，流過R1的電流為i=V1/R1，流過C1的電流為i=C*dUc/dt=-C*dVout/dt，因此可解得Vout=((-1/(R1*C1))∫V1dt，即輸出電壓與輸入電壓對時間的積分成正比，因此該電路為積分電路。

十、運算放大器電路- -微分電路

　　在圖七中，由于虛短，有V-=V+=0。由于虛斷，流過C1與R2的電流相等，流過C1的電流為i= C*dUc/dt=C*dV1/dt，流過R2的電流為i=(V- -Vout)/R2，聯(lián)立可解得Vout = -(R2*C1)dV1/dt，即輸出電壓與輸入電壓對時間的微分成正比，因此該電路為微分電路。

十一、運算放大器電路- -差分放大電路

　　在圖八中，由于虛短，有Vx = V1，Vy = V2，Vu = Vw。由于虛斷，R1、R2和R3相當(dāng)于串聯(lián)，流過他們的電流相等，即(Vo1-Vx)/R1=(Vx-Vy)/R2=(Vy- Vo2)/R3=(Vo1- Vo2)/ (R1+R2+R3);R4、R5相當(dāng)于串聯(lián)，流過它們的電流相等，在R4=R5情況下，有Vout – Vu = Vu – Vo1;R6、R7相當(dāng)于串聯(lián)，流過的電流相等，在R6=R7情況下，有Vw = Vo2/2。