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常用的几种集成运放电路

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jyx007|  楼主 | 2022-7-13 10:51 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
一、集成运算放大器的简要介绍
集成运算放大器(Integrated Operational Amplifier) 简称集成运放,是一种由多级直接耦合放大电路组成的高增益模拟集成电路。
集成运算放大器通常由输入级、中间级(电压放大级)、输出级和偏置电路四部分组成。
二、理想运放特点及其符号
理想集成运放是指集成运放的各项指标均为理想特性值,一个理想集成运放应具备各以下基本条件:
  • 差模电压增益为无限大,即Aud=∞;
  • 输人为无限大,即Rid=∞;
  • 输出电阻为零Ro=0;
  • 共模抑制比为无限大,即CMRR=∞;
  • 转换速率为无限大,即SR=∞;
  • 具有无限宽的频带;
  • 失调电压、失调电流及其温漂均为零;
  • 干扰和噪声均为零。
三、常用的几种集成运放电路介绍

采用集成运放接入适当的负反馈电路就可构成各种运算电路, 主要有比例运算、加法运算、减法运算、积分和微分运算等。

01、反相比例运算电路
电路如图所示, 电路中引入了负反馈,所以存在“虚短”
V+ = V- = 0
同时根据“虚断”,
(Vi - V-) \ R1 = (V- - Vo ) \ R2
因此,对于理想运放, 该电路的输出电压与输入电压之间的关系为
Vo = - (R2 / R1) * Vi

为了保证运放输入级差分电路的对称性,保证两个输入端的电流“看到”的阻抗是一样的,同相输入端的电阻
R = R1 // R2
02、同相比例运算电路

电路如图所示, 由于“虚短”,

Ui = U+ = U-

同时根据“虚断”,

(0 - U-) / R1 = (U- - Uo) / RF

因此,它的输出电压与输入电压之间的关系为
Uo=1 + RF/R1 * Ui
电阻R2为静态平衡电阻R2 = R1//RF,保证放大电路静态时,运放同相输入端和反相输入端的对地等效电阻相等,降低失调电流对电路运算误差的影响
03、反相加法电路

以下为加法运算电路的电路图,三个输入信号分别通过电阻,加到运算放大器的反相输入端,运算放大器的同相输入端通过电阻 后接地。


下面利用“虚短”、“虚断”两个特性分析其输入信号和输出信号之间的关系:
流入运放反相输入端和同相输入端的电流分别为i- 和 i+,流过电阻 R11、R12、R13的电流分别用 i11 、i12 、i13、表示。
根据“虚短”,U+ = U- = 0
电阻 R11 中流过的电流 i11 = Ui1 / R11
电阻 R12 中流过的电流 i12 = Ui2 / R12
电阻 R13 中流过的电流 i13 = Ui3 / R13
电阻 RF 中流过的电流 iif = Uo / RF
又根据基尔霍夫电流定律,i11 + i12 + i13 = iF
因此求得输入信号与输出信号的关系式:
Uo= - R1 *(Ui1/R11 + Ui2/R12 + Ui3/R13 )
当 R11=R12=R13=RF 时,
Uo = -(Ui1 + Ui2 + Ui3 )
此时,R2电阻作为平衡电阻,
R2 = R11 // R12 // R13 // RF
04、减法器
以下为减法运算电路的电路图

由“虚断”知, V+ = V-
由“虚断”知,通过R1的电流等于通过R2的电流,同理通过R4的电流等于R3的电流
(V2 – V+) / R1 = V+ / R2
(V1 – V-) / R4 = (V- - Vo) / R3
如果R1=R2, 则
V+ = V2 / 2
如果R3=R4, 则
V- = (Vo + V1) / 2
所以
Vo= V2 - V1
05、积分运算电路

电路中,由“虚短”知,U+ = U- = 0,由“虚断”知,通过R1的电流与通过CF的电流相等 i1 = iF
又 i1 = U1 / R1
Uc = U- - Uo
电容中流过的电流为

iF = -CF *(dUC / dt)
整理得:
Uo=-1 / (R1 * CF ) * ∫Uidt
由上式可知,输出信号与输入信号的积分成比例,因此该电路被称为“积分运算电路”。

微分运算电路

电路中,由“虚短”知,U+ = U- = 0 ,
又 Uc = Ui - U-
电容中流过的电流为
iF=CF *(dUC / dt)
又因为反馈电阻RF中的电流
iF= -Uo / RF
故整理得:
Uo=-RF * CF * (dUi /dt)
由以上公式可以看出,输出信号与输入信号的微分成正比,前面的负号表示相位相反。

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王栋春 2022-7-13 22:29 回复TA
为啥图片一张也看不到。 

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