本文主要介绍运算放大器11种经典电路,运算放大器的11种经典电路,可以说是模拟电路入门的“必修课”。掌握了它们,很多复杂电路在你眼中也会变得清晰起来。图文来源公号:鼎芯电子
运算放大器11种经典电路
为了方便你查阅和对比,我把这11种电路整理成了一个总表,然后再逐一拆解它们的原理和公式。
11种经典运放电路速查表
电路类型核心公式 (理想条件下)核心功能
1. 反相放大器Vout = -(Rf/Rin) * Vin信号放大并反相
2. 同相放大器Vout = (1 + Rf/Rin) * Vin信号放大,相位不变
3. 电压跟随器Vout = Vin阻抗变换、缓冲隔离
4. 反相加法器Vout = -Rf * (V1/R1 + V2/R2)多个信号求和(反相)
5. 同相加法器Vout = (R1+R2)/R2 * (V1*R2 + V2*R1)/(R1+R2)多个信号求和(同相)
6. 减法器 (差分放大器)Vout = (R2/R1) * (V2 - V1)两个信号求差
7. 积分器Vout = -1/(R*C) ∫ Vin dt对输入信号进行积分
8. 微分器Vout = -R*C * d(Vin)/dt对输入信号进行微分
9. 仪表放大器Vout = (1 + 2R1/Rgain) * (V+ - V-)放大微弱差分信号
10. 比较器 (开环使用)Vout = +Vcc (若 V+ > V-), -Vee (若 V+ < V-)判断两个电压大小
11. 电流-电压转换器 (I/V转换)Vout = -Iin * Rf将输入电流转换为电压
逐个拆解:原理、公式与核心公式
理解这些电路的核心,是掌握“虚短”和“虚断”这两个概念。几乎所有线性应用电路的分析都建立在此之上。
基础放大电路
反相放大器:信号从反相端输入,输出信号被放大且相位相反。增益为 Av = -Rf/Rin。
同相放大器:信号从同相端输入,输出信号被放大且相位相同。增益为 Av = 1 + Rf/Rin。
电压跟随器:这是同相放大器的一个特例(Rf=0或Rin无穷大),输出等于输入,但输入阻抗极高,输出阻抗极低,常用作缓冲级。
运算电路
反相加法器:多个输入信号通过各自电阻在反相端相加,实现求和运算。
同相加法器:多个输入信号在同相端相加,电路结构稍复杂,但能实现同相求和。
减法器 (差分放大器):同时连接同相和反相端,实现两个信号的减法运算。它对电阻匹配精度要求较高。
信号处理电路
积分器:将电容放在反馈回路,输出电压与输入电压对时间的积分成正比,常用于将方波转换为三角波。
微分器:将电容放在输入回路,输出电压与输入电压的变化率成正比,对噪声敏感。
仪表放大器:通常由三个运放构成,拥有极高的输入阻抗和共模抑制比,专门用于放大传感器送来的微弱差分信号。
特殊应用电路
比较器 (开环使用):运放不加反馈,直接比较两个输入端的电压大小。输出不是高电平就是低电平。注意,专用比较器(如LM393)速度更快。
电流-电压转换器 (I/V转换):常用于光敏二极管或电流型DAC的输出,将电流信号精确地转换为电压信号。
核心心法与选型建议
分析上述所有电路,都离不开我们之前聊过的 “虚短”和 “虚断”。
虚短:在深度负反馈下,运放两个输入端的电压几乎相等 (V+ ≈ V-)。
虚断:因为运放输入阻抗极高,流入输入端的电流几乎为零 (I+ = I- ≈ 0)。
在实际选择电路时,可以参考以下建议:
高输入阻抗:首选同相放大电路。
抗干扰能力:反相放大电路由于“虚地”的存在,共模电压小,抗干扰能力更强。
高精度差分信号:应优先考虑集成仪表放大器,而非自行用分立运放搭建,因为集成方案在电阻匹配和温漂控制上要好得多。
小结:以上就是运算放大器11种经典电路,希望对各位电子元器件买家有帮助,了解更多
电子元器件知识内容。
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