《几种运算放大器(比较器)及经典电路的简单分析》由会员分享，可在线阅读，更多相关《几种运算放大器(比较器)及经典电路的简单分析（15页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、运算放大器构成的电路五花八门,令人眼花瞭乱，是模拟电路中学习的重点。在分析它的工作原理时倘没有抓住核心,往往令人头大。为此本人特搜罗天下运放电路之应用,来个“庖丁解牛”，但愿各位从事电路板维修的同行,看完后有所斩获。 遍观所有模拟电子技朮的书籍和课程,在简介运算放大器电路的时候，无非是先给电路来个定性,例如这是一种同向放大器，然后去推导它的输出与输入的关系,然后得出Vo(1+Rf)Vi，那是一种反向放大器，然后得出o=-R*最后学生往往得出这样一种印象:记住公式就可以了！如果我们将电路稍稍变换一下,她们就找不着北了!偶曾经面试过至少100个以上的大专以上学历的电子专业应聘者，成果能将我给出的运
2、算放大器电路分析得一点不错的没有超过0个人！其他专业毕业的更是可想而知了。 今天，芯片级维修教各位战无不胜的两招,这两招在所有运放电路的教材里都写得明白,就是“虚短”和“虚断”，但是要把它运用得出神入化，就要有较深厚的功底了。 虚短和虚断的概念 由于运放的电压放大倍数很大,一般通用型运算放大器的开环电压放大倍数都在80 B以上。而运放的输出电压是有限的,一般在 10 1V。因此运放的差模输入电压局限性1 V，两输入端近似等电位，相称于“短路”。开环电压放大倍数越大，两输入端的电位越接近相等。 “虚短”是指在分析运算放大器处在线性状态时,可把两输入端视为等电位,这一特性称为虚假短路,简称虚短。显
3、然不能将两输入端真正短路。由于运放的差模输入电阻很大，一般通用型运算放大器的输入电阻都在1M以上。因此流入运放输入端的电流往往局限性uA，远不不小于输入端外电路的电流。故一般可把运放的两输入端视为开路，且输入电阻越大,两输入端越接近开路。“虚断”是指在分析运放处在线性状态时,可以把两输入端视为等效开路,这一特性称为虚假开路,简称虚断。显然不能将两输入端真正断路。 在分析运放电路工作原理时，一方面请各位临时忘掉什么同向放大、反向放大,什么加法器、减法器，什么差动输入临时忘掉那些输入输出关系的公式这些东东只会干扰你,让你更糊涂也请各位临时不要理睬输入偏置电流、共模克制比、失调电压等电路参数，这是设
4、计者要考虑的事情。我们理解的就是抱负放大器（其实在维修中和大多数设计过程中,把实际放大器当做抱负放大器来分析也不会有问题)。 好了，让我们抓过两把“板斧”-“虚短”和“虚断”，开始“庖丁解牛”了。(原文献名：1.jpg）引用图片图一运放的同向端接地=V，反向端和同向端虚短,因此也是0V,反向输入端输入电阻很高，虚断,几乎没有电流注入和流出,那么R1和R2相称于是串联的,流过一种串联电路中的每一只组件的电流是相似的，即流过R1的电流和流过R2的电流是相似的。流过1的电流I1 = (i -)1 a 流过的电流I2 （ - Vut)/Rb V- = V = 0c I 2 求解上面的初中代数方程得Vo
5、 =(-R2/R1）*V这就是传说中的反向放大器的输入输出关系式了。 (原文献名：.jpg）引用图片图二中Vi与虚短,则 Vi = V- 由于虚断，反向输入端没有电流输入输出,通过R1和2 的电流相等,设此电流为I，由欧姆定律得：I out/（1+2） b i等于R上的分压， 即：Vi = IR2 c 由bc式得utVi*(R1+R2)/2 这就是传说中的同向放大器的公式了。 (原文献名:3jpg)引用图片图三中，由虚短知: V-= =0 由虚断及基尔霍夫定律知，通过R2与1的电流之和等于通过3的电流,故（V1 V-)1+ (V V-)R2 （Vout V-)/3 b代入式，b式变为V11 +
6、 V2/R2 out/3 如果取R1=R2=R3，则上式变为ot=V1+V2，这就是传说中的加法器了。(原文献名:.jp）引用图片请看图四。由于虚断,运放同向端没有电流流过，则流过1和R2的电流相等,同理流过R4和R3的电流也相等。故 (V1 V+）1 = (V+ - V2)/R2a (Vout -)/R3 =V-R4 b由虚短知： V+ = V- c 如果R=2,3=R4，则由以上式子可以推导出 V+= (V1 V)/ V- = Vout/2故 Vut = V1 + V2 也是一种加法器,呵呵! （原文献名:5.jpg）引用图片图五由虚断知,通过R1的电流等于通过R2的电流,同理通过的电流等
7、于的电流,故有 (V2 V+)/R1 =V+/R2 a (V1 V-）4 = (- V）/R b 如果R1=R2, 则V+ V2 c 如果3=R，则V （t + V1)/2 d由虚短知 V+ = V-e 因此 Vot=- 这就是传说中的减法器了。(原文献名:6jp）引用图片图六电路中，由虚短知,反向输入端的电压与同向端相等,由虚断知，通过1的电流与通过C1的电流相等。通过R1的电流 i=1/R通过1的电流iC*c/d=-C*Vut/dt 因此 Vout(（-1/（RC1）)V1t 输出电压与输入电压对时间的积提成正比,这就是传说中的积分电路了。若V为恒定电压U,则上式变换为Vot -U*t/(
8、R1*C）t 是时间，则out输出电压是一条从至负电源电压准时间变化的直线。 (原文献名:7.jg)引用图片图七中由虚断知，通过电容和电阻的电流是相等的,由虚短知,运放同向端与反向端电压是相等的。则:Vut = -i *R= -(R2C1)dV/dt 这是一种微分电路。如果1是一种忽然加入的直流电压，则输出ot相应一种方向与V1相反的脉冲。(原文献名：8.jpg)引用图片图八由虚短知x V1 a y V2 由虚断知，运放输入端没有电流流过,则R1、R、3可视为串联，通过每一种电阻的电流是相似的， 电流I=(Vxy)/2 c 则: Vo1-o2=I*（1+R+R3) （VxVy)(1+2+R3)
9、/R2 d由虚断知，流过R6与流过R7的电流相等,若6=， 则V = o2/2e 同理若4R，则Vout Vu Vo1，故u (Vout+1)/2 f 由虚短知,V V g 由efg得 Vu=Vo2 Vo h 由dh得 Vou= （y Vx)（R+R2+R3)/R2 上式中(R1+R2+R3)/R2是定值,此值拟定了差值(Vy Vx)的放大倍数。这个电路就是传说中的差分放大电路了。 (原文献名:9.p）引用图片分析一种人们接触得较多的电路。诸多控制器接受来自多种检测仪表的0mA或420m电流，电路将此电流转换成电压后再送DC转换成数字信号，图九就是这样一种典型电路。如图2mA电流流过采样100
10、电阻R1，在R1上会产生0.的电压差。由虚断知,运放输入端没有电流流过，则流过R3和R5的电流相等,流过R和R4的电流相等。故： (2-Vy)/R3 = y/R5 a (1-x)R2 = (Vx-Vt)/R4 b 由虚短知:Vx=Vy c 电流从020mA变化,则V = V + (042) 由cd式代入式得(V2 + (.4）-Vy)/R2 (Vy-Vot)R4 e 如果R3=2，R4R5，则由e-a得out = -(0.42）RR2 f 图九中R4R2=2/022，则式Vout =-(0.84.4)V，即是说，将420mA电流转换成了-08 -4.4V电压，此电压可以送ADC去解决。 (原文
11、献名:10.jpg）引用图片电流可以转换成电压,电压也可以转换成电流。图十就是这样一种电路。上图的负反馈没有通过电阻直接反馈,而是串联了三极管的发射结,人们可不要觉得是一种比较器就是了。只要是放大电路,虚短虚断的规律仍然是符合的！ 由虚断知，运放输入端没有电流流过， 则(i V)R = (1 V4)/R 同理 (3 V2)/R5= /R4 b 由虚短知 1 = V2 c 如果2=R，R4=R5,则由ac式得3V=Vi 上式阐明R7两端的电压和输入电压i相等，则通过R7的电流I=i/，如果负载RL1K,则通过Rl和通过7的电流基本相似。 (原文献名:1.pg)引用图片来一种复杂的,呵呵!图十一是
12、一种三线制T10前置放大电路。PT00传感器引出三根材质、线径、长度完全相似的线，接法如图所示。有2V的电压加在由R14、R0、5、Z1、PT100及其线电阻构成的桥电路上。Z、2、Z3、D1、D12、3及各电容在电路中起滤波和保护作用,静态分析时可不予理睬，Z、Z2、Z3可视为短路，D1、12、D3及各电容可视为开路。由电阻分压知, =2*R0/（R14+)=2/0=2/1 由虚短知，U8第6、7脚 电压和第5脚电压相等 V4V3b由虚断知，U第2脚没有电流流过,则流过18和R9上的电流相等。 （V2V4）/R19=(5V）/R8 c 由虚断知，UA第3脚没有电流流过， V1= 在桥电路中1
13、5和1、PT00及线电阻串联,PT100与线电阻串联分得的电压通过电阻7加至U8A的第3脚, V=2*(Rx+R0)/(1R+2R0) .e 由虚短知，UA第3脚和第2脚电压相等， V1V2f 由abcdef得, (VV7)/=(V7-3)2.2 化简得5=(1.2V-1003)/22 即 V5244(x0)/(000+Rx+2R0) 20/ g上式输出电压V5是的函数我们再看线电阻的影响。Pt100最下端线电阻上产生的电压降通过中间的线电阻、R22,加至U8C的第0脚，由虚断知, 5V8V92*/(R1+R2R0） a (6-10)/25=V1/R26 由虚短知, V1=5 c 由式ac得
14、V6=(10./2.2)V20440/2.2（000Rx+2R0)h由式gh构成的方程组知,如果测出5、V的值,就可算出Rx及，懂得R，查p10分度表就懂得温度的大小了。LM33集成块内部装有四个独立的电压比较器,该电压比较器的特点是：1)失调电压小,典型值为mV;）电源电压范畴宽，单电源为2-3V，双电源电压为-18；3)对比较信号源的内阻限制较宽;4)共模范畴很大,为0（Uc-1.5）Vo;5)差动输入电压范畴较大，大到可以等于电源电压;6)输出端电位可灵活以便地选用。L339集成块采用14型封装，图1为外型及管脚排列图。由于LM39使用灵活,应用广泛,因此世界上各大IC生产厂、公司竟相推出自己的四比较器，如IR239、ANI339、F33等,它们的参数基本一致，可互
