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集成运算放大器的线性应用电路

TIME:2020-05-27   click: 523 次    编辑:南宁棋牌游戏    当前栏目:行业资讯

Description:░当给集成运算放大器增加负反馈电路时,它就会工作在线性状态,如图3-15所示,Rf为负反馈电阻。图3-15加入负反馈电路的集成运算放大器在图3-15所示电路中,电压Ui经R1加到集成运算放░,本文发布时间:2020-05-27,关于【集成运算放大器的线性应用电路】的文章内容即将呈现,预计花费您42秒时间

当给集成运算放大器增加负反馈电路时,它就会工作在线性状态,如图3-15所示,Rf 为负反馈电阻。

图3-15 加入负反馈电路的集成运算放大器

在图3-15所示电路中,电压Ui 经R1 加到集成运算放大器的“?”端,由于集成运算放大器的输入电阻阻值 Ri 为∞,所以流入反相输入端的电流I? =0A,从同相输入端流出的电流I+ =0A,I? =I+ =0A。由此可见,集成运算放大器的两个输入端之间相当于断路,实际上又不是断路,故称为“虚断”。

在图3-15所示电路中,集成运算放大器的输出电压Uo =A·Ui ,因为 Uo 为有限值,而集成运算放大器的电压放大倍数 A→∞,所以输入电压Ui ≈0V,即Ui =U? ?U+ ≈0V,U? =U+ 。集成运算放大器两个输入端电压相等,两个输入端相当于短路,但实际上又不是短路的,故称为“虚短”。

在图3-15所示电路中,U+ =I+ ·R2 ,而I+ =0A,所以U+ =0V,又因为U? =U+ ,故U? =0V,从电位来看,集成运算放大器“?”端棋牌游戏相当于接地,但实际上又未接地,故该端称为“虚地”。

综上所述,工作在线性状态的集成运算放大器有以下特性。

① 具有“虚断”特性,即流入和流出输入端的电流都为0A,I? =I+ =0A。

② 具有“虚短”特性,即两个输入端的电压相等,U? =U+ 。

了解集成运算放大器的特性后,再来分析集成运算放大器在线性状态下的各种应用电路。

1.反相比例运算放大器

集成运算放大器构成的反相比例运算放大器如图3-16所示,这种电路的特点是输入信号和反馈信号都加在集成运算放大器的反相输入端。图中的Rf 为反馈电阻,R2 为平衡电阻,接入R2 的作用是使集成运算放大器内部输入电路(差动电路)保持对称,有利于抑制零点漂移,R2 =R1 ∥Rf (意为R2 的阻值等于R1 和Rf 的并联阻值)。

图3-16 反相比例运算放大器

输入信号Ui 经R1 加到反相输入端,由于流入反相输入端的电流 I? = 0A(“虚断”特性),所以有

根据“虚短”特性可知,U? =U+ =0V,所以有

由此可求得反相比例运算放大器的电压放大倍数为

式中的负号表示输出电压 Uo 与输入电压 Ui 反相,所以该放大电路称为反相比例运算放大器。从上式还可知,反相比例运算放大器的电压放大倍数只与Rf 和R1 有关。

2.同相比例运算放大器

集成运算放大器构成的同相比例运算放大器如图3-17所示。该电路的输入信号加到集成运算放大器的同相输入端,反馈信号送到反相输入端。

根据“虚短”特性可知,U? =U+ ,又因为输入端“虚断”,故流过电阻 R2 的电流 I+ =0A,R2 上的电压为0V,所以U+ =Ui =U? 。在图3-17所示电路中,因为集成运算放大器反相输入端流出的电流I?=0A,所以有

图3-17 同相比例运算放大器

因为U? =Ui ,故上式可表示为

同相比例运算放大器的电压放大倍数为

因为输出电压Uo 与输入电压Ui 同相,故该放大电路称为同相比例运算放大器。

3.电压-电流转换器

图 3-18 所示是一种由集成运算放大器构成的电压-电流转换器,它与同相比例运算放大器有些相似,但该电路的负载RL 接在负反馈电路中。

图3-18 电压-电流转换器

输入电压 Ui 送到集成运算放大器的同相输入端,根据集成运算放大器的“虚断”特性可知,I+ =I? =0A,所以有

又因为集成运算放大器具有“虚短”特性,故Ui =U+ =U? ,上式可变换成

由上式可以看出,流过负载的电流IL 只与输入电压Ui 和电阻R1 的阻值有关,与负载RL 的阻值无关,当R1 的阻值固定后,负载电流IL 只与Ui 有关,当电压Ui 发生变化,流过负载的电流IL 也相应变化,从而将电压转换成电流。

4.电流-电压转换器

图3-19所示是一种由集成运算放大器构成的电流-电压转换器,它可以将电流转换成电压输出。

输入电流Ii 送到集成运算放大器的反相输入端,根据集成运算放大器的“虚断”特性可知,I? =I+ =0A,所以

因为I+ =0A,故流过R的电流也为0A,U+ =0V,又根据集成运算放大器的“虚短”特性可知, U? =U+ =0V,上式可变换成

由上式可以看出,输出电压Uo 与输入电流Ii 和电阻Rf 的阻值有关,与负载RL 的阻值无关。当Rf 阻值固定后,输出电压Uo 只与输入电流Ii 有关,当电流Ii 发生变化时,负载上的电压Uo 也相应变化,从而将电流转换成电压。

5.加法器

集成运算放大器构成的加法器如图 3-20 所示,R0 为平衡电阻,R0 =R1 ∥R2 ∥R3 ∥Rf ,电路有 3个信号电压U1 、U2 、U3 输入,有一个信号电压Uo 输出,下面来分析它们的关系。

图3-19 电流-电压转换器

图3-20 加法器

因为I? =0A(根据“虚断”特性),所以

因为U? =U+ =0V(根据“虚短”特性),所以上式可化简为

网络棋牌十大排行榜如果R1 =R2 =R3 =R,就有

如果R1 =R2 =R3 =Rf ,那么

上式说明输出电压是各输入电压之和,从而实现了加法运算,式中的负号表示输出电压与输入电压相位相反。

6.减法器

集成运算放大器构成的减法器如图3-21所示,电路的两个输入端同时输入信号,反相输入端输入电压 U1 ,同相输入端输入电压U2 ,为了保证两输入端平衡,要求R2 ∥R3 =R1 ∥Rf 。下面分析两输入电压U1 、U2 与输出电压Uo 的关系。

图3-21 减法器

根据电阻串联规律可得

根据“虚断”特性可得

因为U? =U+ (根据“虚短”特性),所以有

如果R2 =R3 ,R1 =Rf ,上式可简化成

由此可见,输出电压Uo 等于两输入电压U2 、U1 的差,从而实现了减法运算。

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