运放的基本电路
2017-07-19 11:11
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在写运放的基本电路之前,首先说明一点,运放的“虚短”和“虚断”适用于深度负反馈的场合,这一点非常重要。
运放的“虚短”和“虚断”不可通过单个运放的同向端和反向端来判断,必须要看整个电路结构。
一.基本电路
1.反向放大
![](https://img-blog.csdn.net/20170704164136013?watermark/2/text/aHR0cDovL2Jsb2cuY3Nkbi5uZXQvcG9mZW5nbGFuZ2d1YXl1bmZhbg==/font/5a6L5L2T/fontsize/400/fill/I0JBQkFCMA==/dissolve/70/gravity/Center)
根据“虚短”和“虚断”的原理进行分析:
(Vin-V-)/R2=(V--Vout)/R3;V-=0V;得到Vout=-R3/R2;
2.同相放大
![](https://img-blog.csdn.net/20170706144456967?watermark/2/text/aHR0cDovL2Jsb2cuY3Nkbi5uZXQvcG9mZW5nbGFuZ2d1YXl1bmZhbg==/font/5a6L5L2T/fontsize/400/fill/I0JBQkFCMA==/dissolve/70/gravity/Center)
根据“虚短”和“虚断”的原理进行分析:
(0-Vin)/R2=(Vin-Vout)/R3;得到:Vout=(1+R3/R2)*Vin
3.加法电路
![](https://img-blog.csdn.net/20170706155042170?watermark/2/text/aHR0cDovL2Jsb2cuY3Nkbi5uZXQvcG9mZW5nbGFuZ2d1YXl1bmZhbg==/font/5a6L5L2T/fontsize/400/fill/I0JBQkFCMA==/dissolve/70/gravity/Center)
根据“虚短”和“虚断”的原理进行分析:
(V1-0)/R1+(V2-0)/R2=(0-Vout)/R3; 得到:Vout/R3=-(V1/R1+V2/R2)
在R1=R2=R3的情况下:Vout=V1+V2;
4.积分电路
![](https://img-blog.csdn.net/20170706155834339?watermark/2/text/aHR0cDovL2Jsb2cuY3Nkbi5uZXQvcG9mZW5nbGFuZ2d1YXl1bmZhbg==/font/5a6L5L2T/fontsize/400/fill/I0JBQkFCMA==/dissolve/70/gravity/Center)
根据“虚短”和“虚断”的原理进行分析:
0-Vout=C1fidt; i=Vin/R2则Vout=-C1/R2*fVindt;f为积分符号
![](http://static.blog.csdn.net/xheditor/xheditor_emot/default/laugh.gif)
5.微分电路
![](https://img-blog.csdn.net/20170706163320313?watermark/2/text/aHR0cDovL2Jsb2cuY3Nkbi5uZXQvcG9mZW5nbGFuZ2d1YXl1bmZhbg==/font/5a6L5L2T/fontsize/400/fill/I0JBQkFCMA==/dissolve/70/gravity/Center)
根据“虚短”和“虚断”的原理进行分析:
C1*dVin/dt=-Vout/R2;则Vout=-R2*C1*dVin/dt;
6.差分电路
![](https://img-blog.csdn.net/20170706164950026?watermark/2/text/aHR0cDovL2Jsb2cuY3Nkbi5uZXQvcG9mZW5nbGFuZ2d1YXl1bmZhbg==/font/5a6L5L2T/fontsize/400/fill/I0JBQkFCMA==/dissolve/70/gravity/Center)
根据“虚短”和“虚断”的原理进行分析:
该放大电路的传递函数为:
Vout=(R4/(R3+R4))*((R1+R2)/R1)*V1-R2/R1*V2;
若R1=R3;R2=R4;则上式可以简化为:
Vout=(R2/R1)(V1-V2)
7.检测仪表0-20mA的采样电路
![](https://img-blog.csdn.net/20170710155212835?watermark/2/text/aHR0cDovL2Jsb2cuY3Nkbi5uZXQvcG9mZW5nbGFuZ2d1YXl1bmZhbg==/font/5a6L5L2T/fontsize/400/fill/I0JBQkFCMA==/dissolve/70/gravity/Center)
很多控制器接收0-20mA或者4-20mA的电流,电路将此电流信号转换为电压信号,再送到ADC转换为数字信号,上图就是一个典型的这样电路,如果4-20mA的电流通过R1,则会在R1上产生0.4-2V的电压差,由运放“虚断”的特性可知,运放输入端没有电流流过,则流过R2与R3的电流相等;流过R4与R5的电流相等,故有:
(V2-Vy)/R4=Vy/R5;
(V1-Vx)/R2=(Vx-Vout)/R3;
Vx=Vy;
V1-V2=0.4——2V;
最后得到Vout=(0.88-4.4)V;
8.将电压转化为电流电路
运放可以将电流信号转换为电压信号,也可以将电压信号转换为电流信号,上图的负反馈没有通过电阻直接反馈,而是串联了三极管Q1的发射极反馈的。
![](https://img-blog.csdn.net/20170710171122276?watermark/2/text/aHR0cDovL2Jsb2cuY3Nkbi5uZXQvcG9mZW5nbGFuZ2d1YXl1bmZhbg==/font/5a6L5L2T/fontsize/400/fill/I0JBQkFCMA==/dissolve/70/gravity/Center)
根据“虚短”和“虚断”的原理,则有:
(Vi-V1)/R1=(V1-V4)/R8;
V2/R3=(V3-V2)/R5;
V1=V2;
如果R1=R8;R3=R5;则由以上三式可得到:
V3-V4=Vi;
则通过RL的电流为Vi/R6;如果负载小于100K,则通过RL与R6 的电流一样大。
运放的“虚短”和“虚断”不可通过单个运放的同向端和反向端来判断,必须要看整个电路结构。
一.基本电路
1.反向放大
根据“虚短”和“虚断”的原理进行分析:
(Vin-V-)/R2=(V--Vout)/R3;V-=0V;得到Vout=-R3/R2;
2.同相放大
根据“虚短”和“虚断”的原理进行分析:
(0-Vin)/R2=(Vin-Vout)/R3;得到:Vout=(1+R3/R2)*Vin
3.加法电路
根据“虚短”和“虚断”的原理进行分析:
(V1-0)/R1+(V2-0)/R2=(0-Vout)/R3; 得到:Vout/R3=-(V1/R1+V2/R2)
在R1=R2=R3的情况下:Vout=V1+V2;
4.积分电路
根据“虚短”和“虚断”的原理进行分析:
0-Vout=C1fidt; i=Vin/R2则Vout=-C1/R2*fVindt;f为积分符号
![](http://static.blog.csdn.net/xheditor/xheditor_emot/default/laugh.gif)
5.微分电路
根据“虚短”和“虚断”的原理进行分析:
C1*dVin/dt=-Vout/R2;则Vout=-R2*C1*dVin/dt;
6.差分电路
根据“虚短”和“虚断”的原理进行分析:
该放大电路的传递函数为:
Vout=(R4/(R3+R4))*((R1+R2)/R1)*V1-R2/R1*V2;
若R1=R3;R2=R4;则上式可以简化为:
Vout=(R2/R1)(V1-V2)
7.检测仪表0-20mA的采样电路
很多控制器接收0-20mA或者4-20mA的电流,电路将此电流信号转换为电压信号,再送到ADC转换为数字信号,上图就是一个典型的这样电路,如果4-20mA的电流通过R1,则会在R1上产生0.4-2V的电压差,由运放“虚断”的特性可知,运放输入端没有电流流过,则流过R2与R3的电流相等;流过R4与R5的电流相等,故有:
(V2-Vy)/R4=Vy/R5;
(V1-Vx)/R2=(Vx-Vout)/R3;
Vx=Vy;
V1-V2=0.4——2V;
最后得到Vout=(0.88-4.4)V;
8.将电压转化为电流电路
运放可以将电流信号转换为电压信号,也可以将电压信号转换为电流信号,上图的负反馈没有通过电阻直接反馈,而是串联了三极管Q1的发射极反馈的。
根据“虚短”和“虚断”的原理,则有:
(Vi-V1)/R1=(V1-V4)/R8;
V2/R3=(V3-V2)/R5;
V1=V2;
如果R1=R8;R3=R5;则由以上三式可得到:
V3-V4=Vi;
则通过RL的电流为Vi/R6;如果负载小于100K,则通过RL与R6 的电流一样大。
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