運(yùn)放電路類型
下面給大家詳細(xì)講解幾種經(jīng)典的運(yùn)放電路，讓大家能對(duì)運(yùn)放電路有一個(gè)深入的理解。
1.反向運(yùn)算電路
分析： Vi輸入信號(hào)，R2反饋電阻，Vout輸出信號(hào)
由虛短，得V-=V+=0;
因此，流經(jīng)R1電流Ir1=(Vi-V-)/R1=Vi/R1
由虛斷，得Ir1=I2;I2=-Vout/R2;
所以Vout=-Vi*R2/R1
這就是傳說(shuō)中的反向放大器分析過(guò)程啦!!是不是很簡(jiǎn)單啊??哈哈
2.同向運(yùn)算電路
分析：Vi輸入信號(hào)，R1反饋電阻，Vout輸出信號(hào)
由虛短，得Vi=V-;
再根據(jù)虛斷，可知R1,R2可近似看成串聯(lián)，則流經(jīng)R1,R2的電流相等，即Ir1=Ir2;
(Vout-V-)/R1=V-/R2即(Vout-Vi)/R1=Vi/R2;故Vout=ViR1/R2-Vi=Vi(R1/R2+1);
認(rèn)真看看，這個(gè)電路是不是跟之前分析得反向放大電路只差一個(gè)符號(hào)呢??沒(méi)錯(cuò)，這就是同向放大器，是不是很驚喜，很簡(jiǎn)單呢?哈哈哈!!
3.加法運(yùn)算電路
先分析圖三，V1,V2輸入信號(hào)，R3反饋電阻，Vout輸出電壓
由虛短，得V-=V+=0;
由虛斷，可知流經(jīng)R1,R2和R3電流分別為Ir1=V1/R1;Ir2=V2/R2;Ir3=-Vout/R3;
再根據(jù)基爾霍夫電流定律，可知流經(jīng)R3得電流等于Ir1+Ir2
所以，Ir3=Ir1+Ir2即-Vout/R3=V1/R1+V2/R2，若取R1,R2,R3值相同，則-Vout=V1+V2;
再分析圖四，V1,V2輸入信號(hào)，R3反饋電阻，Vout輸出電壓
由虛斷，我們可以知道R3,R4串聯(lián)，流過(guò)電流相等，即Ir3=Ir4=Vout/R3+R4;
所以，V-=Ir4R4=VoutR4/R3+R4;
由虛短可知，V-=V+;即V+=VoutR4/R3+R4;
再根據(jù)虛斷，我們同樣可以知道R1,R2串聯(lián)，流過(guò)電流相等，即Ir1=Ir2
所以，(V1-VoutR4/R3+R4)/R1=-(V2-Vout*R4/R3+R4)/R2;
如果R1=R2,R3=R4,則V1+V2=Vout;
顧名思義這兩個(gè)電路就是電壓加法器，簡(jiǎn)稱加法運(yùn)算電路。
4.減法運(yùn)算電路
分析：Vi1，Vi2輸入信號(hào)，Rf反饋電阻，Vo輸出信號(hào)
由虛斷可知，R3和R2，R1和Rf可近似看成串聯(lián)，則流經(jīng)其電阻電流Ir2=Ir3;Ir1=If;即{(Vi2-V+)/R2=V+/R3; (Vi1-V-)/R1=(V- -Vo)/Rf} ;----------a
由虛短得，V-=V+;----------b
很明顯就是解初中學(xué)到二元一次方程組，要是這都不會(huì)，我勸你還是盡早放棄啦啊啊!!!
假設(shè)以上電阻阻值相等，則聯(lián)立ab兩式，解得Vo=Vi2-Vi1;
5.積分運(yùn)算電路
分析：
由虛短可知，V+=V-=0;
再根據(jù)虛斷，得Ir1=Ic1=(V1-V-)/R1=C1*d(Vc1)/dt=-C1 d(Vout)/dt;
所以， Vout=((-1/(R1C1))∫V1dt
顯然這是我們高中所學(xué)的積分，故這就是我們需要掌握的積分運(yùn)放電路
6.微分運(yùn)算電路
分析：
由虛短，得V+=V-=0;
流經(jīng)C1的電流Ic1=d(Vc1)/dtC1=d(V1)/dtC1;
由虛斷，得Ic1=Ir2=-Vout/R2;
所以，Vout= -(d(V1)/dt*C1/R2)
顯然，這是我們高中所學(xué)微分，故這就是傳說(shuō)中的微分運(yùn)放電路
7.差分運(yùn)算電路
分析：
由虛短，得V1=Vx;V2=Vy;所以流經(jīng)R2電流Ir2=(Vx-Vy)/R2=(V1-V2)/R2;
由虛斷，可知R1，R2，R3可近似看成串聯(lián)，所以Vo1=V1-(-Ir2*R1)=V1+(V1-V2)R1/R2,同理可得Vo1=V2-(Ir2R3)=V2-(V1-V2)*R3/R2--------a;R6,R7也可近似看成串聯(lián)，則Vw=Vo2/(R6+R7)R7--------b;R4,R5也可近似看成串聯(lián)，則Vv=(Vo1-Vout)(R5/(R4+R5))----------c;
再由虛短，得Vw=Vv--------d;
聯(lián)立a b c d式，解得Vout=Vo1-Vo2= (Vy –Vx)(R1+R2+R3)/R2;該結(jié)果我們可以知道，這是一個(gè)差分放大運(yùn)算電路，因?yàn)?R1+R2+R3)/R2是定值，所以 (Vy –Vx)決定了放大的倍數(shù);
8.電流檢測(cè)電路
分析一個(gè)大家接觸得較多的電路。很多控制器接受來(lái)自各種檢測(cè)儀表的0-20mA或4-20mA電流，電路將此電流轉(zhuǎn)換成電壓后再送ADC轉(zhuǎn)換成數(shù)字信 號(hào)，圖九就是這樣一個(gè)典型電路。故：
當(dāng)電流流經(jīng)R1時(shí)，在其兩端產(chǎn)生了電位差，分別為V1和V2;
由虛斷可知，R2和R4可近似看成串聯(lián)，所以(V1-Vx)/R2=(Vx-Vout)/R4--------a;
R3和R5也可近似看成串聯(lián)，所以(V2-Vy)/R3=Vy/R5---------b;
再由虛短，得Vx=Vy--------c;
從0-20mA變化，則V1 =V2 + (0.004~0.020)*100=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，則由e-a得Vout = -(0.4~2)R4/R2 ……f
圖九中R4/R2=22k/10k=2.2，則f式Vout = -(0.88~4.4)V，
是說(shuō)，將4~20mA電流轉(zhuǎn)換成了-0.88 ~ -4.4V電壓，此電壓可以送ADC去處理。
注：若將圖九電流反接既得 Vout = +(0.88~4.4)V，
9.電壓檢測(cè)電路
電流可以轉(zhuǎn)換成電壓，電壓也可以轉(zhuǎn)換成電流。圖十就是這樣一個(gè)電路。上圖的負(fù)反饋沒(méi)有通過(guò)電阻直接反饋，而是串聯(lián)了三極管Q1的發(fā)射結(jié)，大家可不要以為是一個(gè)比較器就是了。只要是放大電路，虛短虛斷的規(guī)律仍然是符合的!
由虛斷知，運(yùn)放輸入端沒(méi)有電流流過(guò)，則 (Vi – V1)/R2 = (V1 – V4)/R6 ……a
同理 (V3 – V2)/R5 = V2/R4 ……b
由虛短知 V1 = V2 ……c
如果R2=R6，R4=R5，則由abc式得V3-V4=Vi
上式說(shuō)明R7兩端的電壓和輸入電壓Vi相等，則通過(guò)R7的電流I=Vi/R7，如果負(fù)載RL<<100KΩ，則通過(guò)Rl和通過(guò)R7的電流基本相同。
10.對(duì)數(shù)運(yùn)算電路
二極管電流公式:iD=Is*(e^(VD/VT)-1)
三極管集電極電流公式:iT=Is*(e^(VBE/VT)-1)
分析圖一:
由虛斷，可知iI=iC=iD=Vi/R;
由虛短，得Vd=Vo;
iD=Is*(e^(VD/VT)-1)
≈Ise^(VD/VT)
=Ise^(-Vo/VT)
=Vi/R;
當(dāng)VD>>VT時(shí)，Vo≈ -VTln(Vi/RIs)
分析圖二:
由虛斷，可知iI=iC=iE=Vi/R;
由虛短，得VBE=-Vo;
iE=Is*(e^(VBE/VT)-1)
≈Ise^(VBE/VT)
=Ise^(-VBE/VT)
=Vi/R;
當(dāng)VD>>VT時(shí)，Vo≈ -VTln(Vi/RIs)
綜合上述分析，我們可以知道這兩個(gè)電路都是對(duì)數(shù)運(yùn)算電路
總結(jié)
經(jīng)過(guò)對(duì)以上的詳細(xì)分析，是不是對(duì)運(yùn)放電路有了深刻的認(rèn)識(shí)呢?可以電路五花八門，多種多樣，我們不僅僅要有深刻的認(rèn)識(shí)，更重要的是要學(xué)到分析的方法，這樣我們才能游刃有余。講的不好的地方，多多諒解啦!!!我只是一名很普通的知識(shí)搬運(yùn)工!!!
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