运算放大器构成的18种功能电路(带multisim仿真)

（1）反相比例放大器：
将输入加至反相端，同时将正相端子接地，由运放的虚短和虚断V U U 0==+-，又有
102R U U R U U i -=---，得输出为：i U R R
U 2
10-= 仿真电路为：
取：Ω==k R R 2221，tV U sin 21=,得到输出结果为：tV U sin 40-=输出波形为：
（2）电压跟随器：
当同相比例放大器的增益为1时，可得到电压跟随器，其在两个电路的级联中具有隔离缓冲作用。

可消除两级电路间的相互影响。

其仿真波形为：
取输入为4V，频率为1kHz的方波，得到输出结果为：
（3）同相比例放大器：
将INA133的2,5和1,3端子分别并联，以此运放作为基本放大器，反馈网络串联在输入回路中，且反馈电压正比于输入电压，引入串联电压负反馈。

反馈电压12
11
U R R R U f +=
由运放的虚短和虚断，有输出电压为：11
2
0)1(U R R U += 其仿真电路为：
取tV U sin 21=，Ω==k R R 2212，得到结果为：tV U sin 60= 其输出波形为：
当方向比例放大器增益为1时可得到反相器电路，其仿真电路为：
取：tV U sin 21=，输出结果为：tV U U sin 210-=-=
仿真输出波形为：
将输入信号引至同相端，得到同相相加器
由INA133内置电阻设计如下电路，得到输出结果为：210U U U += 仿真电路为：
取tV U sin 21=,tV U sin 32=,由公式得到结果为：tV U sin 50= 仿真输出波形为：
将输入信号分别加在INA133的正相和反相输入端，可得到相减电路，其仿真电路如下： 其输出结果为：210U U U -=
取tV U sin 51=,tV U sin 22=，计算输出结果为：tV U sin 30= 其仿真输出波形为：
利用INA133及电容可构成反相积分器，仿真电路如下图，电阻2R 与运放构成积分器，电阻1R 可起到保护作用，防止低频信号增益过大。

信号通过电阻2R 后进入系统，经积分器后输出，之后再反相。

输出结果为：⎰
-
=dt U RC U i 1
0 取Ω==k R R 12，uF C C 11==，输入大小为4V ，频率为1kHz 的方波，其仿真电路为：
仿真输出波形为：
（8）微分器：
电阻1R 和电容1C 以及运放构成微分器。

电阻2R 是输入电阻，起保护作用，可减小高频信号的增益，抑制高频噪声.信号通过电阻1R 后进入系统，经微分器后输出，之后再反相。

输出结果为：dt
dU C R U i
1
10-= 取Ω=k R 21,nF C 501=，Ω=2002R ，输入大小为4V 频率为1kHz 的三角波 其仿真电路为：
仿真输出波形为：
（9）差分比例运算电路
利用INA133内部电阻构成双输入的差分比例放大器，分别加至运放的正相和反相端，其输出结果为：)(210U U U --=
（10）差动积分器
利用INA133，由两个积分电路组成，其输出结果为dt U U RC
t U i i ⎰-=
)(1
)(210 取Ω===k R R R 121，nF C C C 10021===，1i U ，2i U 分别为5V 和2V 的方波。

得到仿真电路：
输出波形为：
（11）低通滤波器：
由于运放的虚短和虚断，将其内在两个电阻并联，并将电容接在运放的正相端，因为电容具有隔直通交的特性，对低频信号，电容相当于开路，信号无损输入正相端，随着频率增大，部分信号通过电容流向了地，频率越高，电容相当于短路，大部分高频信号流入了地，只有低频信号才通过正相端。

此时呈现一种通低频阻高频的特性。

取Ω==k R R 121，nF C 1001= 其截止频率：Hz C R f 159121
1
10==π
仿真电路为：
波特仪显示波形为：
从图中可知其实际截止频率为：Hz f 1599=,与计算值相差甚微。

（12）高通滤波器：
直接将输入信号经过一个电容，当输入信号频率过低时，电容相当于断路，当输入高频时，电容相当于短路。

其输出特性与低通滤波器相反，将信号通过高通滤波器时，当输入信号频率大于0f 时，输出信号保持不变或略有下降，认为此信号可以通过滤波器，反之，当输入信号频率小于0f 时，
输出信号的幅度会急剧下降而无法通过滤波器。

取Ω=k R 11，nF C 1001=其截止频率：Hz C R f 159121
1
10==π
仿真电路为：
其波特仪显示波形为：
从图中得到其截止频率为：1599Hz ，符合计算结果. （13）带通滤波器;
综合了高通滤波器和低通滤波器的传输特性，只允许某个频率范围内的信号通过。

当输入信号的频率低于下截止频率或高于上截止频率时，输出信号会急剧下降，认为无法通过此滤波器，当频率处于两者之间时，其信号幅度保持不变或略有下降，，认为此能通过带通滤波器。

其仿真电路为：
取如上图所示电阻及电容的值，得到波特仪的波形为：
从图中可以观察得到中心频率为1000Hz
（14）带阻滤波器：
与带通滤波器特性刚好相反，当输入信号频率处于某一频率范围时，输出信号会急剧下降，认为无法通过此滤波器，当输入信号在此范围之外时，其信号幅度保持不变或略有下降，，认为此能通过此滤波器。

取器件如下参数，其仿真电路图为：
输出结果为：
由图中可得其中心频率大致为：800Hz （15）电平比较器：
将输入信号通过电阻连接到运放的反相端，参考电平连接到运放的同相端。

图中，1R ,2R 用来作为输入缓冲，稳压管1D 、2D 和电阻3R 组成限幅电路，限制输出电压幅值0U 。

当3V U i >时，运放输出-0U ；当3V U i <时，运放输出+0U ，其中-0U ，+0U 大小由稳压管1D 、2D 反相击穿电压决定。

取Ω===k R R R 10321，参考电平3V =2.5V,输入幅度为5V ，频率为1kHz 的正弦波， 其仿真电路为：
输出波形为：
（16）反相输入迟滞比较器：
将运放的同相端与地相连，刚开始工作时，运放的同相输入端电压为0，即最开始时与0电平比较，是反相过零比较。

当输入信号从小变大，开始时输入信号为负，运放输出被限幅后
U，输出电平通过端子1反馈回运放同相输入端，此时输入信号与的输出电平
o
0U r
r r
U TH +=
（r 为INA133内阻25k Ω）
，当输入信号超过TH U 时，输出极性相反。

输出-0U ，当输入信号又从大开始变小，通过1反馈回运放的同相端的是电平0U r r r
U TL +-=
此时，输入信号和TL U 比较，当输入信号减小到小于TL U ，输出极性翻转，输出为+o U 。

仿真电路为：
取输入为tV U i sin 10=，得到输出波形为：
（17）三角波转换为锯齿波：
（18）方波变换成锯齿波
求解二阶微分方程电路。