运算放大器的简单介绍和应用

运算放大器的简单介绍和应用

作者：张阿永  QQ:793805481

一、运算放大器

  运算放大器（简称“运放”）是具有很高放大倍数的电路单元, 其输出信号可以是输入信号加、减或微分、积分等数学运算的结果。
  运算放大器是一个内含多级放大电路的电子集成电路，其输入级是差分放大电路，具有高输入电阻和抑制零点漂移能力；中间级主要进行电压放大，具有高电压放大倍数，一般由共射极放大电路构成；输出极与负载相连，具有带载能力强、低输出电阻特点。运算放大器的应用非常广泛。

其常用符号如图所示：

端口含义：
外部电源连接：
然而，在一般情况下，常常省略运算放大器的电源连接，直接用常用符号表示即可。

而且，实际运算放大器的开环电压增益非常大，一般情况下，我们可以进一步地将其简化为理想运放模型。 满足如下特性:

Vp≈Vn （虚短） Ip= -In=0 （虚断）

在分析含运算放大器的电路时，直接将其按理想运算处理。

二、运算放大器的简单应用

1.反相放大器

  反相放大器电路具有放大输入信号并反相输出的功能。“反相”的意思是正、符号颠倒。这个放大器应用了负反馈技术。

分析：
  输出端不加电源电压时，正相输入端（+）和反相输入端（－）被认为施加了相同的电压，也就是说可以认为是虚短路。所以，当正相输入端（+）为0V时，A点的电压也为0V。而且，由虚断易得: $I_1$= $I_2$。根据欧姆定律得：

$I_1$= $V_i$/ $R_1$    $I_2$=- $V_o$/ $R_2$

所以： $V_o$=- $R_2$/ $R_1$

2.T型反馈网络

分析过程： 设B点电压为 $V_B$，根据电压和电流关系可得：

   $I_i$= $I_f$
   $I_4$= $I_f$+ $I_3$
   $I_i$= $V_i$/ $R_1$
   $I_f$=- $V_B$/ $R_2$
   $I_3$=- $V_B$/ $R_3$
   $I_f$=( $V_B$- $V_o)$/ $R_4$

联立以上各式可得：

3.同相放大器

  与反相放大器电路最大的不同是，在同相放大器电路中，输入波形和输出波形的相位是相同的，以及输入信号是加在正相输入端（+）。与反相放大器电路相同的是，两个电路都利用了负反馈。

分析：
  通过虚短路，正相输入端（+）和反相输入端 （－）的电压都是 $V_i$，即点A电压为 $V_i$。同样，利用欧姆定律可得：

   $I_1$= $V_A$ / $R_1$
   $I_2$=( $V_o$- $V_A$)/ $R_2$
   $I_1$= $I_2$

联立以上各式可得：   $V_o$=（1+ $R_2$/ $R_1$） $V_i$

同相放大器的另一种接法

分析方法与上边类似，此处不再赘述。

4.加法器

  加法器是指输出信号为几个输入信号之和的放大器，可利用叠加原理进行分析。


反相加法器：

其结果：

同相加法器：

5.减法器

电路形式：

6.积分器

电路形式：

根据“虚短”，得：

根据“虚断”，得：

因此：

电容器被充电，其充电电流为 $i_2$。

设电容器C的初始电压为零，则：

7.微分器

电路形式：

微分器分析同积分器类似，结果为：

关于运算放大器的简单介绍和应用，本篇就介绍到这里，欢迎大家私信提问。