几种运算放大器比较器与经典电路的简单分析报告
常用运放电路及其各类比较器电路
常用运放电路及其各类比较器电路————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：彭发喜，制作同相放大电路：运算放大器的同相输入端加输入信号，反向输入端加来自输出的负反馈信号，则为同相放大器。
图是同相放大器电路图。
因为e1=e2，所以输入电流极小，输入阻抗极高。
如果运算放大器的输入偏置电流，则e1=e2放大倍数：原理图：反相比例运算放大电路图:1号图：2号图：反相输入放大电路如图1所示，信号电压通过电阻R1加至运放的反相输入端，输出电压vo通过反馈电阻Rf反馈到运放的反相输入端，构成电压并联负反馈放大电路。
R ¢为平衡电阻应满足R ¢= R1//Rf。
利用虚短和虚断的概念进行分析，vI=0，vN=0，iI=0，则即∴该电路实现反相比例运算。
反相放大电路有如下特点1．运放两个输入端电压相等并等于0，故没有共模输入信号，这样对运放的共模抑制比没有特殊要求。
2．vN= vP，而vP=0，反相端N没有真正接地，故称虚地点。
3．电路在深度负反馈条件下，电路的输入电阻为R1，输出电阻近似为零。
运算放大器减法电路原理：图为运放减法电路由e1输入的信号，放大倍数为R3/R1，并与输出端e0相位相反，所以由e2输入的信号，放大倍数为与输出端e0相位相，所以当R1=R2=R3=R4时e0=e2-e1加法运算放大器电路：加法运算放大器电路包含有反相加法电路和同相加法电路.同相加法电路:由LF155组成。
三个输入信号同时加到运放同相端，其输入输出电压关系式：反相加法电路：由运算放大器lm741组成。
（lm741中文资料）反相加法运算电路为若干个输入信号从集成运放的反相输入端引入，输出信号为它们反相按比例放大的代数和。
电压比较器：图4(a)由运算放大器组成的差分放大器电路，输入电压VA经分压器R2、R3分压后接在同相端，VB通过输入电阻R1接在反相端，RF为反馈电阻，若不考虑输入失调电压，则其输出电压Vout与VA、VB及4个电阻的关系式为：Vout=(1+RF/R1)·R3/(R2+R3)VA-(RF/R1)VB。
运放电压比较器电路
运放电压比较器电路1. 引言运放电压比较器电路是一种常见的电路，用于将输入信号与一个参考电压进行比较，并输出高或低电平。
本文将介绍运放电压比较器电路的工作原理、常见的电路实现方式以及应用领域。
2. 工作原理运放电压比较器电路主要由运放、参考电压和反馈电阻等组成。
运放是一个高增益的电压放大器，它的输出电压取决于输入电压和其内部反馈电阻的连接方式。
当输入电压大于参考电压时，运放输出高电平；当输入电压小于参考电压时，运放输出低电平。
运放电压比较器电路的工作原理可以简单描述如下：1.将输入信号与参考电压接入运放的非反馈输入端；2.运放比较输入信号与参考电压的大小，输出相应的高或低电平。
3. 电路实现方式运放电压比较器电路可以有多种实现方式，下面介绍两种常见的实现方式。
3.1 非反相比较器非反相比较器是最简单的运放电压比较器电路。
它的电路图如下：+Vcc|Rf|Vin --|---|--- output| |Vref -| || |GND在非反相比较器中，输入信号Vin与参考电压Vref分别通过电阻Rf接入运放的非反馈输入端和反馈输入端。
当Vin大于Vref时，运放输出高电平；当Vin小于Vref时，运放输出低电平。
3.2 反相比较器反相比较器是另一种常见的运放电压比较器电路。
它的电路图如下：+Vcc|Rf|Vin --|---|--- output|||___Vref -||GND在反相比较器中，输入信号Vin被接入运放的非反馈输入端，而参考电压Vref通过一个电阻Rf连接到运放的反馈输入端。
当Vin大于Vref时，运放输出低电平；当Vin小于Vref时，运放输出高电平。
4. 应用领域运放电压比较器电路广泛应用于许多领域。
以下是一些常见的应用领域：4.1 自动控制系统运放电压比较器电路可用于自动控制系统中，用于检测输入信号是否满足一定的条件并触发相应的控制动作。
例如，可以根据输入信号的大小控制某个设备的启停、调节亮度等。
几种运算放大器(比较器)及经典电路的简单分析
之公保含烟创作运算缩小器组成的电路五花八门，令人眼花瞭乱，是模拟电路中学习的重点.在剖析它的任务原理时倘没有抓住中心，往往令人头年夜.为此自己特搜罗天下运放电路之应用，来个“庖丁解牛”，希望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，在介绍运算缩小器电路的时候，无非是先给电路来个定性，比如这是一个同向缩小器，然后去推导它的输出与输入的关系，然后得出Vo=(1+Rf)Vi，那是一个反向缩小器，然后得出Vo=-Rf*Vi……最后学生往往得出这样一个印象：记住公式就可以了！如果我们将电路稍稍变换一下，他们就找不着北了！偶曾面试过至少100个以上的年夜专以上学历的电子专业应聘者，后果能将我给出的运算缩小器电路剖析得一点不错的没有超越10团体！其它专业结业的更是可想而知了.明天，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理解?理睬，就是“虚短”和“虚断”，不外要把它运用得入迷入化，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缩小倍数很年夜，一般通用型运算缩小器的开环电压缩小倍数都在80 dB以上.而运放的输出电压是有限的，一般在10 V～14 V.因此运放的差模输入电压缺乏1 mV，两输入端近似等电位，相当于“短路”.开环电压缩小倍数越年夜，两输入端的电位越接近相等.“虚短”是指在剖析运算缩小器处于线性状态时，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.显然不能将两输入端真正短路.由于运放的差模输入电阻很年夜，一般通用型运算缩小器的输入电阻都在1MΩ以上.因此流入运放输入端的电流往往缺乏1uA，远小于输入端外电路的电流.故通常可把运放的两输入端视为开路，且输入电阻越年夜，两输入端越接近开路.“虚断”是指在剖析运放处于线性状态时，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. 在剖析运放电路任务原理时，首先请各位暂时忘掉什么同向缩小、反向缩小，什么加法器、减法器，什么差动输入……暂时忘掉那些输入输出关系的公式……这些东东只会搅扰你，让你更懵懂﹔也请各位暂时不要理睬输入偏置电流、共模抑制比、失调电压等电路参数，这是设计者要思索的事情.我们了解的就是理想缩小器（其实在维修中和年夜少数设计进程中，把实际缩小器当做理想缩小器来剖析也不会有问题）.好了，让我们抓过两把“板斧”------“虚短”和“虚断”，开端“庖丁解牛”了.(原文件名:1.jpg)引用图片图一运放的同向端接地=0V，反向端和同向端虚短，所以也是0 V，反向输入端输入电阻很高，虚断，简直没有电流注入和流出，那么R1和R2相当于是串联的，流过一个串联电路中的每一只组件的电流是相同的，即流过R1的电流和流过R2的电流是相同的.流过R1的电流I1 = (Vi - V-)/R1 ……a 流过R2的电流I2 = (V- - Vout)/R2 ……b V- = V+ = 0 ……c I1 = I2……d 求解上面的初中代数方程得Vout = (-R2/R1)*Vi 这就是传说中的反向缩小器的输入输出关系式了.(原文件名:2.jpg)引用图片图二中Vi与V-虚短，则Vi = V- ……a 因为虚断，反向输入端没有电流输入输出，通过R1和R2 的电流相等，设此电流为I，由欧姆定律得：I = Vout/(R1+R2) ……b Vi等于R2上的分压，即：Vi = I*R2 ……c 由abc式得Vout=Vi*(R1+R2)/ R2 这就是传说中的同向缩小器的公式了.(原文件名:3.jpg)引用图片图三中，由虚短知：V- = V+ = 0 ……a 由虚断及基尔霍夫定律知，通过R2与R1的电流之和等于通过R3的电流，故(V 1 –V-)/R1 + (V2 –V-)/R2 = (Vout –V-)/R3 ……b 代入a式，b式酿成V1/R1 + V2/R2 = Vout/R3 如果取R1=R2= R3，则上式酿成Vout=V1+V2，这就是传说中的加法器了.(原文件名:4.jpg)引用图片请看图四.因为虚断，运放同向端没有电流流过，则流过R1和R 2的电流相等，同理流过R4和R3的电流也相等.故(V1 –V+) /R1 = (V+ - V2)/R2 ……a (Vout –V-)/R3 = V-/R4 ……b 由虚短知：V+ = V- ……c 如果R1=R2，R3=R4，则由以上式子可以推导出V+ = (V1 + V2)/2 V- = Vout/2 故Vout = V1 + V2 也是一个加法器，呵呵！(原文件名: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R4的电流等于R3的电流，故有(V2 –V+)/R1 = V+/R2 ……a (V1 –V-)/R4 = (V- - Vout)/R3 ……b 如果R1=R2，则V + = V2/2 ……c 如果R3=R4，则V- = (Vout + V1)/2 ……d 由虚短知V+ = V- ……e 所以Vout=V2-V1 这就是传说中的减法器了.(原文件名:6.jpg)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R1的电流与通过C1的电流相等.通过R1的电流i =V1/R1 通过C1的电流i=C*dUc/dt=-C*dVout/dt 所以Vou t=((-1/(R1*C1))∫V1dt 输出电压与输入电压对时间的积分红正比,这就是传说中的积分电路了.若V1为恒定电压U，则上式变换为Vout = -U*t/(R1*C1) t 是时间，则Vout输出电压是一条从0至负电源电压按时间变卦的直线.(原文件名:7.jpg)引用图片图七中由虚断知，通过电容C1和电阻R2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：Vout = -i * R2 = -(R2*C1)dV1/dt 这是一个微分电路.如果V1是一个突然参加的直流电压，则输出Vout对应一个方向与V1相反的脉冲.(原文件名:8.jpg)引用图片图八.由虚短知Vx = V1 ……a Vy = V2 ……b 由虚断知，运放输入端没有电流流过，则R1、R2、R3可视为串联，通过每一个电阻的电流是相同的，电流I=(Vx-Vy)/R2 ……c 则：Vo 1-Vo2=I*(R1+R2+R3) = (Vx-Vy)(R1+R2+R3)/R2 ……d 由虚断知，流过R6与流过R7的电流相等,若R6=R7，则Vw = Vo2/2 ……e 同理若R4=R5，则Vout –Vu = Vu –Vo1，故Vu = (Vout+Vo1)/2 ……f 由虚短知，Vu = Vw ……g 由ef g得Vout = Vo2 –Vo1 ……h 由dh得Vout = (Vy –Vx) (R1+R2+R3)/R2 上式中(R1+R2+R3)/R2是定值，此值确定了差值(Vy –Vx)的缩小倍数.这个电路就是传说中的差分缩小电路了.(原文件名:9.jpg)引用图片剖析一个年夜家接触得较多的电路.很多控制器承受来自各种检测仪表的0~20mA或4~20mA电流，电路将此电流转换成电压后再送ADC转换成数字信号，图九就是这样一个典型电路.如图4~20mA电流流过采样100Ω电阻R1，在R1上会发作0. 4~2V的电压差.由虚断知，运放输入端没有电流流过，则流过R 3和R5的电流相等，流过R2和R4的电流相等.故：(V2-Vy)/ R3 = Vy/R5 ……a (V1-Vx)/R2 = (Vx-Vout)/R4 ……b 由虚短知：Vx = Vy ……c 电流从0~20mA变卦，则V1 = V2 + (0.4~2) ……d 由cd式代入b式得(V2 + (0.4~2)-Vy)/R2 = (Vy-Vout)/R4 ……e 如果R3=R2，R4=R5，则由e-a得Vo ut = -(0.4~2)R4/R2 ……f 图九中R4/R2=22k/10k=2.2，则f 式Vout = -(0.88~4.4)V，即是说，将4~20mA电流转换成了-0.88 ~ -4.4V电压，此电压可以送ADC去处置.(原文件名: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.图十就是这样一个电路.上图的负反应没有通过电阻直接反应，而是串联了三极管Q1的发射结，年夜家可不要以为是一个比拟器就是了.只要是缩小电路，虚短虚断的规律仍然是契合的！由虚断知，运放输入端没有电流流过，则(Vi –V1)/R2 = (V1 –V4)/R6 ……a同理(V3 –V2)/R5 = V2/R4 ……b由虚短知V1 = V2 ……c如果R2=R6，R4=R5，则由abc式得V3-V4=Vi上式说明R7两端的电压和输入电压Vi相等，则通过R7的电流I=Vi/R7，如果负载RL<<100KΩ，则通过Rl和通过R7的电流基内幕同.(原文件名:11.jpg)引用图片来一个复杂的，呵呵！图十一是一个三线制PT100前置缩小电路.PT100传感器引出三根材质、线径、长度完全相同的线，接法如图所示.有2V的电压加在由R14、R20、R15、Z1、PT100及其线电阻组成的桥电路上.Z1、Z2、Z3、D11、D12、D83及各电容在电路中起滤波和呵护作用，静态剖析时可不予理睬，Z1、Z2、Z3可视为短路，D11、D12、D83及各电容可视为开路.由电阻分压知，V3=2*R20/(R14+20)=200/1100=2/11 ……a 由虚短知，U8B 第6、7脚电压和第5脚电压相等V4=V3 ……b 由虚断知，U8A第2脚没有电流流过，则流过R18和R19上的电流相等. (V2-V4)/R19=(V5-V2)/R18 ……c 由虚断知，U8A第3脚没有电流流过，V1=V7 ……d 在桥电路中R15和Z1、PT100及线电阻串联，PT100与线电阻串联分得的电压通过电阻R17加至U8A的第3脚，V7=2*(Rx+2R0)/(R15+Rx+2R0) …..e 由虚短知，U8A第3脚和第2脚电压相等，V1=V2 ……f 由abcdef 得，(V5-V7)/100=(V7-V3)/2.2 化简得V5=(102.2*V7-100V3)/2.2 即V5=204.4(Rx+2R0)/(1000+Rx+2R0) –200/11 ……g 上式输出电压V5是Rx的函数我们再看线电阻的影响.Pt100最下端线电阻上发作的电压降经过中间的线电阻、Z2、R22，加至U8C 的第10脚，由虚断知，V5=V8=V9=2*R0/(R15+Rx+2R0) ……a (V6-V10)/R25=V10/R26 ……b 由虚短知，V10=V5 ……c 由式abc得V6=(102.2/2.2)V5=204.4R0/[2.2(1000+Rx+2R0)] ……h 由式gh组成的方程组知，如果测出V5、V6的值，就可算出Rx 及R0，知道Rx，查pt100分度表就知道温度的年夜小了.LM339集成块内部装有四个独立的电压比拟器，该电压比拟器的特点是：1）失调电压小，典型值为2mV；2）电源电压范围宽，单电源为2-36V，双电源电压为±1V-±18V；3）比照较信号源的内阻限制较宽；4）共模范围很年夜，为0~（Ucc-1.5V）Vo；5）差动输入电压范围较年夜，年夜到可以等于电源电压；6）输出端电位可灵敏方便地选用.LM339集成块采用C-14型封装，图1为外型及管脚排列图.由于LM339使用灵敏，应用普遍，所以世界上各年夜IC生产厂、公司竟相推出自己的四比拟器，如IR2339、ANI339、SF339等，它们的参数根本一致，可互换使用.LM339相似于增益不成调的运算缩小器.每个比拟器有两个输入端和一个输出端.两个输入端一个称为同相输入端，用“+”暗示，另一个称为反相输入端，用“-”暗示.用作比拟两个电压时，任意一个输入端加一个固定电压做参考电压（也称为门限电平，它可选择LM339输入共模范围的任何一点），另一端加一个待比拟的信号电压.当“+”端电压高于“-”端时，输出管截止，相当于输出端开路.当“-”端电压高于“+”端时，输出管饱和，相当于输出端接低电位.两个输入端电压分歧年夜于10mV 就能确保输出能从一种状态牢靠地转换到另一种状态，因此，把LM339用在弱信号检测等场所是比拟理想的.LM339的输出端相当于一只不接集电极电阻的晶体三极管，在使用时输出端到正电源一般须接一只电阻（称为上拉电阻，选3-15K）.选分歧阻值的上拉电阻会影响输出端高电位的值.因为当输出晶体三极管截止时，它的集电极电压根本上取决于上拉电阻与负载的值.另外，各比拟器的输出端允许衔接在一起使用. 单限比拟器电路图2a给出了一个根本单限比拟器.输入信号Uin，即待比拟电压，它加到同相输入端，在反相输入端接一个参考电压（门限电平）Ur.当输入电压Uin>Ur时，输出为高电平UOH.图2b为其传输特性.图3为某仪器中过热检测呵护电路.它用单电源供电，1/4LM339的反相输入端加一个固定的参考电压，它的值取决于R1于R2.UR=R2/（R1+R2）*UCC.同相端的电压就等于热敏元件Rt的电压降.当机内温度为设定值以下时，“+”端电压年夜于“-”端电压，Uo为高电位.当温度上升为设定值以上时，“-”端电压年夜于“+”端，比拟器反转，Uo输出为零电位，使呵护电路举措，调节R1的值可以改动门限电压，既设定温度值的年夜小.迟滞比拟器迟滞比拟器又可了解为加正反应的单限比拟器.前面介绍的单限比拟器，如果输入信号Uin在门限值左近有微小的搅扰，则输出电压就会发作相应的颤动（起伏）.在电路中引入正反应可以克制这一缺点.图4a给出了一个迟滞比拟器，人们所熟悉的“史密特”电路即是有迟滞的比拟器.图4b为迟滞比拟器的传输特性.不难看出，当输出状态一旦转换后，只要在跳变电压值左近的搅扰不超越ΔU之值，输出电压的值就将是稳定的.但随之而来的是分辨率降低.因为对迟滞比拟器来说，它不能分辨分歧小于ΔU的两个输入电压值.迟滞比拟器加有正反应可以放慢比拟器的响应速度，这是它的一个优点.除此之外，由于迟滞比拟器加的正反应很强，远比电路中的寄生耦合强得多，故迟滞比拟器还可免除由于电路寄生耦合而发作的自激振荡.如果需要将一个跳变点固定在某一个参考电压值上，可在正反应电路中接入一个非线性元件，如晶体二极管，应用二极管的单向导电性，即可实现上述要求.图5为其原理图.图6为某电磁炉电路中电网过电压检测电路局部.电网电压正常时，1/4LM339的U4<2.8V，U5=2.8V，输出开路，过电压呵护电路不任务，作为正反应的射极跟随器BG1是导通的.当电网电压年夜于242V时，U4>2.8V，比拟器翻转，输出为0V，BG1截止，U5的电压就完全决议于R1与R2的分压值，为2.7V，促使U4更年夜于U5，这就使翻转后的状态极为稳定，避免了过压点左近由于电网电压很小的坚定而引起的不稳定的现象.由于制造了一定的回差（迟滞），在过电压呵护后，电网电压要降到242-5=237V时，U4<U3，电磁炉才又开端任务.这正是我们所期望的.双限比拟器（窗口比拟器）图7电路由两个LM339组成一个窗口比拟器.当被比拟的信号电压Uin位于门限电压之间时（UR1<Uin<UR2），输出为高电位（UO=UOH）.当Uin不在门限电位范围之间时，（Uin>UR2或Uin<UR1）输出为低电位（UO=UOL），窗口电压ΔU=UR2-UR1.它可用来判断输入信号电位是否位于指定门限电位之间.用LM339组成振荡器图8为有1/4LM339组成的音频方波振荡器的电路.改动C1可改动输出方波的频率.本电路中，当C1=0.1uF时.f=53Hz；当C1=0.01uF时，f=530Hz；当C1=0.001uF时，f=5300Hz.LM339还可以组成高压数字逻辑门电路，并可直接与TTL、CMOS电路接口.。
十一种经典运放电路分析
十一种经典运放电路分析从虚断，虚短分析基本运放电路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 dB以上。
而运放的输出电压是有限的，一般在10 V～14 V。
因此运放的差模输入电压不足1 mV，两输入端近似等电位，相当于“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于线性状态时，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1MΩ以上。
因此流入运放输入端的电流往往不足1uA，远小于输入端外电路的电流。
故通常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”是指在分析运放处于线性状态时，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，首先请各位暂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……暂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﹔也请各位暂时不要理会输入偏置电流、共模抑制比、失调电压等电路参数，这是设计者要考虑的事情。
我们理解的就是理想放大器（其实在维修中和大多数设计过程中，把实际放大器当做理想放大器来分析也不会有问题）。
1）反向放大器：传输文件进行[薄膜开关] 打样图1图一运放的同向端接地=0V，反向端和同向端虚短，所以也是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相当于是串联的，流过一个串联电路中的每一只组件的电流是相同的，即流过R1的电流和流过R2的电流是相同的。
流过R1的电流：I1 = (Vi - V-)/R1 ………a流过R2的电流：I2 = (V- - Vout)/R2 ……bV- = V+ = 0 ………………cI1 = I2 ……………………d求解上面的初中代数方程得Vout = (-R2/R1)*Vi这就是传说中的反向放大器的输入输出关系式了。
集成运算放大器比较器电路分析
集成运算放大器比较器电路分析1.LM358比较器通过图3.13测试，可以看到当输入电压u i小于1V时，输出电压uo 约为5V左右；当输入电压在1-3V时，输出电压uo约为-5V。
即当U i<U R时，u o输出高电平；当u i>U r时，u o输出低电平。
将u i和U R互相调换位置，重复上述过程，记录输出电压u o，可观察到结果刚好相反。
在实验中为何会出向上述现象？分析一下其中的原因。
在图3.13(a)电路中，同相输入端接基准电位(或称参考电位)U R。
被比较信号由反相输入端输入。
集成运放LM358处于开环状态。
当u i>U R时，由于LM358 的电压放大倍数足够大，所以，输入端只要有微小的电压差，电压即饱和输出，在第一种情况下，输出电压为负饱和值为-U om；同理当u i<U R时，输出电压为正饱和值为+Uom。
其传输特性如图6.8 所示。
可见，只要输入电压在基准电压U R处稍有正负变化，输出电压u o就在负最大值到正最大值处变化。
通过上述分析可知，图3.13所示电路的功能是将一个输入电压与另一个输入电压或基准电压进行比较，判断它们之间的相对大小，比较结果由输出状态反映出来，该电路称为单限电压比较器，其特性如图3.14所示。
图3.14 单限电压比较器传输特性2.电压比较器LM393/LM339LM393是低功耗低失调电压两比较器，LM339是低功耗低失调电压四比较器。
两种比较器，原理图一样，功能参数一样。
(1) LM393/LM339工作原理LM339集成块采用C-14型封装，图3.15为外型及管脚排列图。
图3.15 比较器LM339LM339类似于增益不可调的运算放大器。
每个比较器有两个输入端和一个输出端。
两个输入端一个称为同相输入端，用“+”表示，另一个称为反相输入端，用“-”表示。
用作比较两个电压时，任意一个输入端加一个固定电压做参考电压（也称为门限电平，它可选择LM339输入共模范围的任何一点），另一端加一个待比较的信号电压。
运算放大器基本电路——11个经典电路
运算放大器组成的电路五花八门，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。
特搜罗天下运放电路之应用，来个“庖丁解牛”，希望各位从事电路板维修的同行，看完后有所收获。
遍观所有模拟电子技朮的书籍和课程，在介绍运算放大器电路的时候，无非是先给电路来个定性，比如这是一个同向放大器，然后去推导它的输出与输入的关系，然后得出Vo=(1+Rf)Vi，那是一个反向放大器，然后得出Vo=-Rf*Vi……最后学生往往得出这样一个印象：记住公式就可以了！如果我们将电路稍稍变换一下，他们就找不着北了！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，结果能将我给出的运算放大器电路分析得一点不错的没有超过10个人！其它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”，不过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80dB 以上。
而运放的输出电压是有限的，一般在10V～14V。
因此运放的差模输入电压不足1mV，两输入端近似等电位，相当于“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于线性状态时，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1MΩ以上。
因此流入运放输入端的电流往往不足1uA，远小于输入端外电路的电流。
故通常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”是指在分析运放处于线性状态时，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，首先请各位暂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……暂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﹔也请各位暂时不要理会输入偏置电流、共模抑制比、失调电压等电路参数，这是设计者要考虑的事情。
几种运算放大器比较器及电路的简单分析
几种运算放大器比较器及电路的简单分析运算放大器和比较器是两种常见的电子元件，它们在电路中具有不同的功能。
本文将对这两种电子元件进行简单的分析和比较。
一、运算放大器运算放大器是一种用于放大电压信号的电子设备。
它具有高放大倍数和低失真的特点，常被用于放大微弱的输入信号。
运算放大器一般由多级放大电路组成，其中包括差动输入级、差动放大级、共射放大级和输出级。
运算放大器具有以下几个特点：1.高放大倍数：运算放大器通常具有很高的开环放大倍数，可以放大微小的输入信号。
2.低失真：运算放大器的差分输入电阻和输入容量很低，从而减小了输入信号的失真。
3.稳定性好：运算放大器具有很好的直流稳定性和交流稳定性，使其能够在不同的负载条件下稳定工作。
4.大信号驱动能力：运算放大器能够输出较大的电流和电压，可以驱动各种负载。
5.可调增益：运算放大器通常具有可调的增益，可以通过调节电阻、电容或反馈电阻等元件来改变放大倍数。
运算放大器常被应用于放大、滤波、积分、微分和开关等电路中，常见的应用有示波器、滤波器和反馈电路等。
二、比较器比较器是一种用于比较两个电压的电子元件。
它具有高增益和快速响应的特点，常被用于判断输入信号的大小关系。
比较器通常由不同类型的放大电路和判决电路组成，常见的比较器有有限增益比较器、开环比较器和比率比较器等。
比较器具有以下几个特点：1.高增益：比较器通常具有很高的增益，可以放大微小的输入差异。
2.快速响应：比较器的响应时间很短，可以快速判断输入信号的大小关系。
3.可调阈值：比较器可以通过调节电阻、电容或反馈电阻等元件，改变阈值的位置。
4.高输入阻抗：比较器的输入阻抗很高，可以减小输入电路对比较器的影响。
比较器常被应用于开关、报警、触发器和AD转换等电路中，常见的应用有电压比较器、窗口比较器等。
三、运算放大器与比较器的比较虽然运算放大器和比较器都是电路中常用的电子元件，但它们在功能和特性上有一些不同之处。
1.功能：运算放大器的主要功能是放大信号，而比较器的主要功能是比较电压。
运算放大器基础：比较器电路
于检测电压何时上升超过某个点。
在电子电路设计中经常使用比较两个电压并根据两个电压的比较提供数字输出的电路。
对于比较器电路，需要一个高增益放大器，这样即使输入端的微小变化也会导致输出电平牢固切换。
运算放大器用于许多电子电路设计，但特定的比较器芯片可提供更好的性能。
1.比较器应用比较器电路在电子电路设计中有很多用途。
通常需要能够检测到某个电压并根据检测到的电压切换电路。
一个例子可以用于温度检测电路。
这可能会产生取决于温度的可变电压。
当温度低于给定点时，可能需要打开加热，这可以通过使用比较器来检测与温度成比例的电压何时降至某个值以下来实现。
对于这些和许多其他用途，可以使用称为比较器的电路。
2.什么是比较器？顾名思义，比较器意味着这些电子元件和电路用于比较两个电压。
当一个高于另一个时，比较器电路输出处于一种状态，当输入条件相反时，比较器输出切换到另一种状态。
比较器基本部件包括一个具有差分输入的高增益放大器- 一个反相输入和一个同相输入。
在工作方面，比较器根据输入状态在高电平和低电平之间切换。
如果同相输入高于反相输入，则输出为高电平。
如果同相输入低于反相输入，则输出为高电平。
比较器工作摘要3.比较器和运算放大器虽然使用运算放大器作为比较器很容易，特别是当包含多个运算放大器的芯片有一个备用运算放大器时，可能很容易使用。
但是，采用这种方法并不总是可取的。
运算放大器可能无法始终正常工作，或者可能无法提供最佳性能。
也就是说，当应用要求不高时，使用这些电子元件总是很诱人，因为它们可能已经可用。
比较器芯片和运算放大器的性能在许多方面有很大不同：运算放大器闩锁：在某些情况下，特别是当运算放大器被强力驱动时，它可能会闩锁，即即使输入发生变化，输出也保持不变。
比较器设计为在此模式下工作，切勿闩锁。
这是使用比较器而不是运算放大器可能具有明显优势的一个关键领域。
开环操作：运算放大器设计为在闭环模式下使用，其电路针对此类场景进行了优化。
运算放大器11种经典电路
精心整理运算放大器组成的电路五花八门，令人眼花了乱，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。
特搜罗天下运放电路之应用，来个“庖丁解牛”，希望各位从事电路板维修的同行，看完后有所收获。
????遍观所有模拟电子技术的书籍和课程，在介绍运算放大器电路的时候，无非是先给电路来个定性，比如这是一个同向放大器，然后去推导它的输出与输入的关系，然后得出Vo=(1+Rf)Vi，那是一个反向放大器，然后得出Vo=-Rf*Vi……最后学生往往得出这样一个印象：记住公式就可以了！如果我们将电路稍稍变换一下，他们就找不着北了！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，结果能将我给出的运算放大器电路分析得一点不错的没有超过10个人！其它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”，不过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80dB以上。
而运放的输出电压是有限的，一般在10V～14V。
因此运放的差模输入电压不足1mV，两输入端近似等电位，相当于“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于线性状态时，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1MΩ以上。
因此流入运放输入端的电流往往不足1uA，远小于输入端外电路的电流。
故通常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”是指在分析运放处于线性状态时，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，首先请各位暂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……暂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﹔也请各位暂时不要理会输入偏置电流、共模抑制比、失调电压等电路参数，这是设计者要考虑的事情。
运算放大器11种经典电路
运算放大器的11钟经典电路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 dB以上。
而运放的输出电压是有限的，一般在 10 V～14 V。
因此运放的差模输入电压不足1 mV，两输入端近似等电位，相当于“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于线性状态时，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1MΩ以上。
因此流入运放输入端的电流往往不足1uA，远小于输入端外电路的电流。
故通常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”是指在分析运放处于线性状态时，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，首先请各位暂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……暂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﹔也请各位暂时不要理会输入偏置电流、共模抑制比、失调电压等电路参数，这是设计者要考虑的事情。
我们理解的就是理想放大器（其实在维修中和大多数设计过程中，把实际放大器当做理想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。
图一运放的同向端接地=0V，反向端和同向端虚短，所以也是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相当于是串联的，流过一个串联电路中的每一只组件的电流是相同的，即流过R1的电流和流过R2的电流是相同的。
流过R1的电流I1 = (Vi - V-)/R1 ……a 流过R2的电流I2 = (V- - Vout)/R2 ……b V- = V+ = 0 ……c I1 = I2 ……d 求解上面的初中代数方程得Vout = (-R2/R1)*Vi 这就是传说中的反向放大器的输入输出关系式了。
运放比较器电路及原理
运放比较器电路及原理
运放比较器电路及原理：
运放比较器是一种基本电路，可以用来比较两个输入信号的大小，并根据比较结果输出高电平或低电平信号。
它通常由一个运放和几个外部元件组成。
运放比较器的工作原理是利用运放的差动输入及其增益特性。
一般情况下，运放的差动输入接收两个输入信号，并放大差异。
比较器的输出取决于两个输入信号的差异及运放的增益。
在一个典型的运放比较器电路中，两个输入信号一个被连接到运放的非反相输入端，另一个信号被连接到反相输入端。
这样，当非反相输入的电压大于反相输入端时，输出电平为高电平；反之，输出电平为低电平。
为了确保比较器电路的稳定性和性能，通常会在反馈回路中加入一个正反馈元件，如一个电阻。
这样，输出信号就可以迅速切换，并具有较高的增益。
运放比较器广泛应用于模拟信号处理、电压比较和电子开关等领域。
它具有高增益、高速度、低功耗和可靠性等特点，因此在电子电路中得到广泛应用。
几种常用运算放大器举例
运算放大器分类总结报告1、通用型运算放大器通用型运算放大器就是以通用为目的而设计的。
这类器件的主要特点是价格低廉、产品量大面广，其性能指标能适合于一般性使用。
例μA741（单运放）、LM358（双运放）、LM324（四运放）及以场效应管为输入级的LF356都属于此种。
它们是目前应用最为广泛的集成运算放大器。
下面就实验室里也常用的LM358来做一下介绍:LM358 内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器，适合于电源电压范围很宽的单电源使用，也适用于双电源工作模式，在推荐的工作条件下，电源电流与电源电压无关。
它的使用范围包括传感放大器、直流增益模块和其他所有可用单电源供电的使用运算放大器的场合。
：外观管脚图它的特点如下：·内部频率补偿·直流电压增益高(约100dB)·单位增益频带宽(约1MHz)·电源电压范围宽：单电源(3—30V)双电源(±1.5 一±15V)·低功耗电流，适合于电池供电·低输入偏流·低输入失调电压和失调电流·共模输入电压范围宽，包括接地·差模输入电压范围宽，等于电源电压范围·输出电压摆幅大(0 至Vcc-1.5V)常用性能指标：性能图表：大信号频率响应 大信号电压开环增益电压跟随器对小信号脉冲的响应常用电路： （1）、正向放大器根据虚短路，虚开路，易知：1(1)2R Vo Vi R =+ （2）、高阻抗差分放大器电路左半部分可以看作两个同向放大器，分别对e1，e2放大（a+b+1)倍，右半部分为一个差分放大器放大系数为C ，因此得到结果：0(21)(1)e C e e a b =-++（3）、迟滞比较器将输入电平与参考电平作比较，根据虚短路，虚开路有：121()()O REF IN R R V V V R +=- ，则： 112112()()inL OL REF REFinHOH REF REFR V V V V R R R V V V V R R =-++=-++2、高精度运算放大器所谓高精度运放是一类受温度影响小，即温漂小，噪声低，灵敏度高，适合微小信号放大用的运算放大器。
运放电路分析
运放电路分析运放电路简介运放电路（Operational Amplifier Circuit）是一种常见的电子电路，由运算放大器（Operational Amplifier）和其他组件组成。
运放电路具有很高的增益、低输出阻抗和很大的输入阻抗，可广泛应用于各种电子设备中。
本文将对运放电路的原理、特性以及一些常见应用进行详细分析。
一、运放电路的原理与特性1. 基本结构与工作原理运放电路的基本结构由输入端、输出端和电源供电端组成。
其中，输入端包括一个非反相输入端（+）和一个反相输入端（-），输出端连接一个相对于地的负载电阻，电源供电端为正负双电源。
运放器通过输入端接收信号，经过放大处理后输出到负载上。
运放电路的工作原理主要依靠基本的放大运算原理和反馈机制。
具体而言，运放器的输入端电压差会引起输出电压的变化，通过适当的反馈电路连接将输出电压进行调整，使输出电压与输入电压之间保持稳定的比例关系。
2. 主要特性（1）增益：运放电路的主要特点是具有很高的电压增益。
通常情况下，运放器的增益可达到几十至几百倍，甚至更高。
这种高增益使得运放器能够有效放大微弱的输入信号。
（2）输入/输出阻抗：运放电路的输入阻抗非常高，输入电流非常小，可以看做无穷大。
而输出阻抗则较低，通常在几十欧姆至几百欧姆之间，这使得运放器能够有效驱动负载。
（3）频率响应：运放电路的频率响应非常宽，通常在几赫兹至数百赫兹之间。
这使得运放电路能够处理较高频率的信号。
（4）运放器的输入/输出电压范围：运放器的输入和输出电压范围通常由电源电压决定，一般假设电源电压为正负15伏。
二、运放电路的常见应用1. 比较器比较器是一种广泛应用的运放电路，其主要作用是将输入信号与参考电平进行比较，并输出高或低电平。
在实际应用中，比较器常用于电压检测、开关控制、触发器等电路中。
2. 放大器运放器最常见的应用就是作为放大器使用。
运放电路可以起到放大信号的作用，将微弱信号放大为可以驱动负载的信号。
电子技术实验报告—实验10集成运算放大器构成的电压比较器5篇
电子技术实验报告—实验10集成运算放大器构成的电压比较器5篇第一篇：电子技术实验报告—实验10集成运算放大器构成的电压比较器电子技术实验报告实验名称：集成运算放大器构成的电压比较器系别：班号：实验者姓名：学号：实验日期：实验报告完成日期：目录一、实验目的 (3)二、实验原理 (3)1.集成运算放大器构成的单限电压比较器...........................3 2.集成运算放大器构成的施密特电压比较器. (4)三、实验仪器 (4)四、实验内容 (5)1.单限电压比较器...............................................5 2.施密特电压比较器.. (10)五、实验小结与疑问 (1)3一、实验目的1.掌握电压比较器的模型及工作原理2.掌握电压比较器的应用二、实验原理电压比较器主要用于信号幅度检测——鉴幅器；根据输入信号幅度决定输出信号为高电平或低电平；或波形变换；将缓慢变化的输入信号转换为边沿陡峭的矩形波信号。
常用的电压比较器为：单限电压比较器；施密特电压比较器窗口电压比较器；台阶电压比较器。
下面以集成运放为例，说明构成各种电压比较器的原理。
1.集成运算放大器构成的单限电压比较器集成运算放大器构成的单限电压比较器电路如图1（a）所示。
由于理想集成运放在开环应用时，AV→∞、Ri→∞、Ro→0；则当ViER 时，VO=VOL；由于输出与输入反相，故称之为反相单限电压比较器；通过改变ER值，即可改变转换电平VT（VT≈ER）；当ER=0时，电路称为“过零比较器”。
同理，将Vi与ER对调连接，则电路为同相单限电压比较器。
2.集成运算放大器构成的施密特电压比较器集成运算放大器构成的施密特电压比较器电路如图2（a）所示。
当VO=VOH时，V+1=VT+=R当VO=VOL时，V+2=VT−=R回差电平：△VT=VT+−VT−R22+R3VOH+RVOL+RR32+R3ER；VT+称为上触发电平；R22+R3R32+R3ER；VT-称为下触发电平；当Vi从足够低往上升，若Vi>VT+时，则Vo由VOH翻转为VOL；当Vi从足够高往下降，若Vi三、实验仪器1.示波器1台2.函数信号发生器1台3.数字万用表1台4.多功能电路实验箱1台四、实验内容1.单限电压比较器（1）按图1（a）搭接电路，其中R1=R2=10kΩ，ER由实验箱提供；（2）观察图1（a）电路的电压传输特性曲线；电压传输特性曲线的测量方法：用缓慢变化信号（正弦、三角）作Vi(Vip-p=15V、f=200Hz)，将Vi=接示波器X（CH1）输入，VO 接示波器Y（CH2）输入，令示波器工作在外扫描方式（X-Y）；观察电压传输特性曲线。
运算放大器11种经典电路 电子工程师必备
运算放大器11种经典电路电子工程师必备2011年11月16日星期三 14:43运算放大器组成的电路五花八门，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。
特搜罗天下运放电路之应用，来个“庖丁解牛”，希望各位从事电路板维修的同行，看完后有所收获。
遍观所有模拟电子技朮的书籍和课程，在介绍运算放大器电路的时候，无非是先给电路来个定性，比如这是一个同向放大器，然后去推导它的输出与输入的关系，然后得出Vo=(1+Rf)Vi，那是一个反向放大器，然后得出Vo=-Rf*Vi……最后学生往往得出这样一个印象：记住公式就可以了！如果我们将电路稍稍变换一下，他们就找不着北了！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，结果能将我给出的运算放大器电路分析得一点不错的没有超过10个人！其它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”，不过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 dB以上。
而运放的输出电压是有限的，一般在 10 V～14 V。
因此运放的差模输入电压不足1 mV，两输入端近似等电位，相当于“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于线性状态时，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1MΩ以上。
因此流入运放输入端的电流往往不足1uA，远小于输入端外电路的电流。
故通常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”是指在分析运放处于线性状态时，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。
运算放大器的实验报告
运算放大器的实验报告运算放大器的实验报告引言：运算放大器（Operational Amplifier，简称Op-Amp）是一种重要的电子器件，广泛应用于电路设计和信号处理中。
本实验旨在通过实际搭建电路和测量数据，深入了解运算放大器的原理和特性，并验证其在电路设计中的应用。
一、实验目的本实验的主要目的有以下几个方面：1. 理解运算放大器的基本工作原理；2. 掌握运算放大器的输入输出特性；3. 熟悉常见的运算放大器电路应用。
二、实验仪器和材料1. 运算放大器芯片；2. 电阻、电容等基本电子元件；3. 示波器、函数信号发生器等实验设备。
三、实验步骤1. 搭建基本的运算放大器电路，包括反馈电阻、输入电阻等；2. 连接示波器和函数信号发生器，调节函数信号发生器的频率和振幅；3. 测量运算放大器的输入电压和输出电压，并记录数据；4. 分析实验数据，绘制输入输出特性曲线和增益曲线。
四、实验结果与分析通过实验测量得到的数据，我们可以得出以下结论：1. 运算放大器具有很高的输入阻抗和很低的输出阻抗，能够有效放大输入信号；2. 在线性范围内，运算放大器输出电压与输入电压成正比，增益稳定；3. 当输入信号超出运算放大器的工作范围时，输出电压将出现失真。
五、实验应用运算放大器在电路设计中有广泛的应用，以下是几个常见的例子：1. 比较器：利用运算放大器的输入特性，可以将其作为比较器使用，用于判断两个电压的大小关系；2. 滤波器：通过调整运算放大器的反馈电阻和电容，可以搭建低通、高通、带通等滤波器电路；3. 信号放大器：将运算放大器作为信号放大器使用，可以放大微弱信号，提高信号质量。
六、实验总结通过本次实验，我们深入了解了运算放大器的原理和特性，掌握了运算放大器的基本应用。
实验结果表明，在电路设计中，运算放大器是一种非常重要且常用的器件，能够实现信号放大、滤波、比较等功能。
然而，我们也要注意运算放大器的工作范围和输入输出特性，避免出现失真和不稳定的情况。
运放比较器讲解
ui
弦波变为方波。
t
ui
+
+ uo
uo
+Uom
t
-Uom
第五页，共25页。
§2 施密特触发器－迟滞比较器
特点：电路中使用正反馈， 运放处于非线性状态。
1. 没加参考电压的下行迟 滞比较器
ui
R
－
+
uo
+
R1 U+ R2
分析
1. 因为有正反馈，所以输 出饱和。
2. 当uo正饱和时(uo =+UOM)
比较器的功能是比较两个电压的大小。
常用的幅度比较电路有电压幅度比较器、窗口比 较器和具有滞回特性的施密特触发器。这些比较器 的阈值是固定的，有的只有一个阈值，有的具有两 个阈值。
比较器的基本特点为：
工作在开环或正反馈状态。
开关特性，因开环增益很大，比较器的输出只有高电平和 低电平两个稳定状态。
非线性，因大幅度工作，输出和输入不成线性关系。
运放的转换速率应大于输入信号的变化率。
第二十四页，共25页。
作业
3-3 3-5
3-9
3-12
3-15
第二十五页，共25页。
当uo 重新回到＋UOM 以后，电路又进入另一个
周期性的变化。
第十七页，共25页。
– uc + R
uc UH
C
－ +
+
uo
R1
0
UL
t
uo
R2
UOM
输出波形：
t 0
- UOM
T
第十八页，共25页。
实际运放
由于工艺问题，实际运放达不到理想运放的性能。
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运算放大器组成的电路五花八门，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”，希望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，在介绍运算放大器电路的时候，无非是先给电路来个定性，比如这是一个同向放大器，然后去推导它的输出与输入的关系，然后得出Vo=（1+Rf）Vi ，那是一个反向放大器，然后得岀Vo=- Rf*Vi……最后学生往往得岀这样一个印象：记住公式就可以了！如果我们将电路稍稍变换一下，他们就找不着北了！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，结果能将我给岀的运算放大器电路分析得一点不错的没有超过10个人！其它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”，不过要把它运用得岀神入化，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 dB以上。
而运放的输出电压是有限的，一般在10 V~ 14 V。
因此运放的差模输入电压不足 1 mV，两输入端近似等电位，相当于“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于线性状态时，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 Q以上。
因此流入运放输入端的电流往往不足1uA，远小于输入端外电路的电流。
故通常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”是指在分析运放处于线性状态时，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，首先请各位暂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……暂时忘掉那些输入输岀关系的公式……这些东东只会干扰你，让你更糊涂；也请各位暂时不要理会输入偏置电流、共模抑制比、失调电压等电路参数，这是设计者要考虑的事情。
我们理解的就是理想放大器（其实在维修中和大多数设计过程中，把实际放大器当做理想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。
（原文件名：1.jpg）引用图片图一运放的同向端接地=0V ,反向端和同向端虚短，所以也是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相当于是串联的，流过一个串联电路中的每一只组件的电流是相同的，即流过R1的电流和流过R2的电流是相同的。
流过R1的电流11 = (Vi - V-)/R1……a流过R2 的电流12 = (V- - Vout)/R2 ……b V- = V+ = 0……c 11 =12……d求解上面的初中代数方程得Vout = (-R2/R1)*Vi 这就是传说中的反向放大器的输入输出关系式了。
(原文件名：2.jpg)引用图片图二中Vi与V-虚短，贝U Vi = V-……a因为虚断，反向输入端没有电流输入输出，通过R1和R2的电流相等，设此电流为I，由欧姆定律得：I = Vout/(R1+R2) ……b Vi等于R2上的分压，即：Vi = I *R2……c由abc式得Vout=Vi*(R1+R2)/R2 这就是传说中的同向放大器的公式了。
（原文件名：4.jpg ） 引用图片（原文件名：3.jpg ）引用图片a 由虚断及基尔霍夫定律知，通过 R2与R1的电流之和等于通 (V1 - V-)/R1+ (V2 - V-)/R2= (Vout - V- )/R3……b 代入 a 式，b 式变为 =Vout/R3 如果取R 仁R2=R3，则上式变为 Vout=V1+V2，这就是传说中的加法器了。
R4R4OPLOPLR1 R1VomR2圖四-15 15图三中，由虚短知: 过R3的电流，故 V1/R1 + V2/R2V- = V+ = 0请看图四。
因为虚断，运放同向端没有电流流过，则流过R1和R2的电流相等，同理流过R4和R3的电流也相等。
故(V1 - V+)/R1 = (V+ - V2)/R2 ……a (Vout - V-)/R3 = V-/R4 ……b 由虚短知：V+ = V-……c如果R仁R2 , R3=R4 ,则由以上式子可以推导出V+ = (V1 + V2)/2 V- = Vout/2故Vout = V1 + V2 也是一个加法器，呵呵！(原文件名：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R4的电流等于R3的电流，故有(V2 -V+)/R1 = V+/R2 ……a (V1 - V-)/R4 = (V- - Vout)/R3 ……b 如果R1=R2，则V+ = V2/2……c如果R3=R4，则V- = (Vout + V1)/2 ……d由虚短知V+ = V-……e所以Vout=V2-V1这就是传说中的减法器了。
Ci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R1的电流与通过C1的电流相等。
通过R1 的电流i=V1/R1 通过C1 的电流i=C*dUc/dt=-C*dVout/dt 所以Vout=((-1/(R1*C1)) / V1dt输出电压与输入电压对时间的积分成正比，这就是传说中的积分电路了。
若V1为恒定电压U，则上式变换为Vout = -U*t/(R1*C1) t是时间，则Vout输出电压是一条从0至负电源电压按时间变化的直线。
图七中由虚断知，通过电容C1和电阻R2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。
贝U: Vout = -i * R2 = -(R2*C1)dV1/dt 这是一个微分电路。
如果V1是一个突然加入的直流电压, 则输出Vout 对应一个方向与 V1相反的脉冲。
OFQ(原文件名：8.jpg)引用图片图八.由虚短知Vx = V1……a Vy = V2……b 由虚断知，运放输入端没有电流流过，则 R1、R2、R3可视为串联，通过每一个电阻的电流是相同的， 电流I=(Vx- Vy)/R2 ……c 则：Vo1-Vo2=l*(R1+R2+R3) = (Vx- Vy)(R1+R2+R3)/R2 ……d 由虚断知，流过 R6与流过R7的电流相等，若R6=R7， _则Vw=Vo2/2……e 同理若 R4=R5，贝U Vout - Vu = Vu - Vo1，故 Vu = (Vout+Vo1)/2 ……f 由虚短知，Vu = Vw ……g 由 efg 得 Vout = Vo2 - Vo1 ……h 由 dh 得 Vout = (Vy - Vx)(R1+R2+R 3)/R2 上式中(R1+R2+R3)/R2 是定值，此值确定了差值(Vy - Vx)的放大倍数。
这个电路就是传说中的差分放大电路了 。
I OkiOkOP 心Rl< 10k<100OP-07loh+1+ VI(原文件名：9.jpg)引用图片分析一个大家接触得较多的电路。
很多控制器接受来自各种检测仪表的0〜20mA 或4〜20mA电流，电路将此电流转换成电压后再送ADC转换成数字信号，图九就是这样一个典型电路。
如图4〜20mA 电流流过采样100 Q电阻R1，在R1上会产生0.4〜2V的电压差。
由虚断知，运放输入端没有电流流过，则流过R 3和R5的电流相等，流过R2和R4的电流相等。
故：(V2-Vy)/R3 = Vy/R5 ……a (V1 -Vx)/R2 = (V x-Vout)/R4 ……b由虚短知：Vx = Vy……c电流从0~20mA 变化，贝U V1 = V2 + (0.4~2) ……d 由cd 式代入 b 式得(V2 + (0.4~2)-Vy)/R2 = (Vy- Vout)/R4 ……e 如果R3=R2，R4=R5，则由e-a得Vout = -(0.4~2)R4/R2 ……f 图九中R4/R2=22k/10k=2.2 ，贝U f 式Vout = -(0.88〜4.4)V ，即是说，将4~20mA 电流转换成了-0.88〜-4.4V电压，此电压可以送ADC去处理。
(原文件名：io.jpg)引用图片电流可以转换成电压，电压也可以转换成电流。
图十就是这样一个电路。
上图的负反馈没有通过电阻直接反馈，而是串联了三极管Q1的发射结，大家可不要以为是一个比较器就是了。
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(Vi - V1)/R2 = (V1 - V4)/R6 ……a同理(V3 - V2)/R5 = V2/R4 ……b由虚短知V1 = V2……c如果R2=R6，R4=R5，则由abc 式得V3-V4=Vi上式说明R7两端的电压和输入电压Vi相等，则通过R7的电流l=Vi/R7 ，如果负载RL<<100K Q，则通过Rl和通过R7的电流基本相同。
(原文件名：ii.jpg)引用图片来一个复杂的，呵呵！图^一是一个三线制 PT100前置放大电路。
PT100传感器引出三根材质、线径、长度完全相同的线，接法如图所示。
有 2V 的电压加在由R14、R20、R15、Z1、PT100及其线电阻组成 的桥电路上。
Z1、Z2、Z3、D11、D12、D83及各电容在电路中起滤波和保护作用，静态分析时可不予 理会，Z1、Z2、Z3可视为短路，D11、D12、D83 及各电容可视为开路。
由电阻分压知， V3=2*R20/(R14+20)=200/1100=2/11 ……a 由虚短知，U8B 第6、7脚 电压和第 5脚电压相等 V4=V3……b 由虚断知，U8A 第2脚没有电流流过，则流过R18和R19上的电流相等。
(V2-V4)/R19=(V5-V2)/R18……c 由虚断知，U8A 第3脚没有电流流过，V 仁V7……d 在桥电路中 R15和Z1、PT100及线电阻串联，PT100与线电阻串联分得的电压通过电阻 R17加至U8A 的第3脚，V7=2*(Rx+2R0)/(R15+Rx+2R0) …..e 由虚短知，U8A 第3脚和第2脚电压相等，V 仁V2 ……f 由abcdef 得 ，(V5-V7)/100=(V7-V3)/2.2化简得 V5=(102.2*V7-100V3)/2.2即V5=204.4(Rx+2R0)/(1000+Rx+2R0) - 200/11……g 上式输出电压 V5是Rx 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经过中间的线电阻、 Z2、R22，加至U8C 的第10脚，由虚 断知， V5=V8=V9=2*R0/(R15+Rx+2R0)……a (V6-V10)/R25=V10/R26……b 由虚短知，V10=V5 ……c 由式 abc 得 V6=(102.2/2.2)V5=204.4R0/[2.2(1000+Rx+2R0)]••…由式 gh 组成的方程组知，如果测出 V5、V6的值，就可算出Rx 及R0，知道Rx ，查pt100分度表就知道温度的大小了。