詳細解析集成運算放大電路的比例運算的工作原理

2021-01-13 電子發燒友
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詳細解析集成運算放大電路的比例運算的工作原理

發表於 2017-05-15 08:32:24

     集成運算放大電路的比例運算工作原理

　　1、反相輸入

　　輸入信號從反相輸入端引入的運算便是反相運算。

　　圖1所示是反相比例運算電路。輸入信號經輸入端電阻送到反相輸入端，而同相輸入端通過電阻接「地」。反饋電阻跨接在輸出端和反相輸入端之間。

　　根據運算放大器工作在線性區時的兩條分析依據可知：

　　

　　由圖1可列出

　　

　　

　　由此得出

　　　　　（1）

　　閉環電壓放大倍數則為

　　　　　（2）

　　

　　圖1 反相比例運算電路

　　上式表明，輸出電壓與輸入電壓是比例運算關係，或者說是比例放大的關係。如果和的阻值足夠精確，而且運算放大器的開環電壓放大倍數很高，就可以認為和間的關係只取決於與的比值而與運算放大器本身的參數無關。這就保證了比例運算的精度和穩定性。式中的負號表示與反相。

　　圖中的是一平衡電阻，，其作用是消除靜態基極電流對輸出電壓的影響。

　　在圖1中，當時，則由式（1）和（2）可得

　　

　　　　　（3）

　　這就是反相器

　　2、同相輸入

　　輸入信號從同相輸入端引入的運算便是同相運算。

　　圖2所示是同相比例運算電路，根據理想運算放大器工作在線性區時的分析依據：

　　

　　由圖2可列出

　　

　　由此得出

　　　　　（4）

　　閉環電壓放大倍數則為

　　　　　（5）

　　可見與間的比例關係也可認為與運算放大器本身的參數無關，其精度和穩定性都很高。式中為正值，這表示與同相，並且總是大於或等於1，不會小於1，這點和反相比例運算不同。

　　當（斷開）或時，則

　　　　　（6）

　　這就是電壓跟隨器。

　　例1、試計算圖3中的大小。

　　

圖2同相比例運算電路                                          圖3 例1的圖

　　解：

　　圖3是一電壓跟隨器，電源+15V經兩個15kΩ的電阻分壓後在同相輸入端得到+7.5V的輸入電壓，故。

　　由本例可見，只與電源電壓和分壓電阻有關，其精度和穩定性較高，可作為基準電壓。

　　例2、在圖4所示的兩級運算電路中，。若輸入電壓，試求輸出電壓，並說明輸入級的作用。

　　

　　圖4 例2的圖

　　解：

　　輸入級是電壓跟隨器，它是串聯電壓負反饋電路，其輸入電阻很高，能起到減輕信號源負擔的作用。它的輸出電壓，，作為輸出級的輸入。是反相比例運算電路，可得

　　

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