1、前言

上一篇文章我們介紹了運(yùn)算放大器的一些基礎(chǔ)知識(shí)，相信看完文章的朋友應(yīng)該對(duì)它有一個(gè)初步的了解了吧! 下面我們接著上一節(jié)的內(nèi)容繼續(xù)來學(xué)習(xí)一下它的簡(jiǎn)單應(yīng)用電路，通過分析電路的過程更好的掌握它的原理。 讓我們一起來看看吧。

2、從虛斷，虛短分析基本運(yùn)放電路

上篇文章我們已經(jīng)講過了“虛短”“虛短”的概念，現(xiàn)在我們就運(yùn)用它來做一些具體分析吧。

1反相放大電路

圖中運(yùn)放的同向端接地Vp=0V，反向端和同向端虛短，所以也是0V，反向輸入端輸入電阻很高，虛斷，幾乎沒有電流注入和流出，那么R1和R2相當(dāng)于是串聯(lián)的，流過一個(gè)串聯(lián)電路中的每一只組件的電流是相同的，即流過R1的電流和流過R2的電流是相同的。

I1 = （Vi - V-）/R1 ................一個(gè)

I2 = （V- - Vout）/R2 ............b

V- = V+ = 0 .......................c

I1 = I2d

求解上面的初中代數(shù)方程得Vout = (-R2/R1)*Vi

這就是我們平時(shí)所說的反向放大器的輸入輸出關(guān)系式了。

很簡(jiǎn)單吧? 既然講到了反相放大電路，很容易想到應(yīng)該會(huì)有同相放大電路，那我們接著來看看同相放大電路又是怎么樣的吧。

2同相放大電路

圖中Vn與Vp虛短，

則 Vp = Vn .......................一個(gè)

因?yàn)樘摂啵聪蜉斎攵藳]有電流輸入輸出，通過R1和R2 的電流相等，設(shè)此電流為I，由歐姆定律得：

I = Vout/（R1+R2） ............b

Vi等于R1上的分壓， 即：

我們 = I*R1 ...............................c

由abc式得:

Vout = We*（R1+R2）/R2

這就是同向放大器的輸入輸出電壓關(guān)系了。

3電壓跟隨器

當(dāng)同相放大電路中R1 = R2 = 0
就產(chǎn)生了一種特殊用法，我們稱之為電壓跟隨器，很明顯，我們可以知道，它的輸入與輸出是一樣的，你可能會(huì)想，既然這樣，那我們用它有意義嗎?當(dāng)然有，現(xiàn)實(shí)生活中任何一種應(yīng)用電路都不可能憑空出現(xiàn)，運(yùn)放電路具有輸入阻抗高，而輸出阻抗低的特性，使用一級(jí)跟隨器可以避免電路中由負(fù)載的變化而引起輸出量的變化，以使負(fù)載效應(yīng)最小化。這樣在電路中它就相當(dāng)于一個(gè)隔離器或緩沖器，能保證我們電路功能的穩(wěn)定。可以理解吧?

4加法電路

圖中，由虛短可知：

Vn= Vp = 0 ..................a

由虛斷及基爾霍夫定律(不知道這是啥的可以先不管或百度一下，或者類比一下中學(xué)知識(shí)并聯(lián)電路的歐姆定律)可知，通過R2與R1的電流之和等于通過R3的電流，故

(V1 – Vn)/R1 + (V2 – Vn)/R2 = (Vn –Vout)/R3 ......................b

代入a式，b式變?yōu)?/p>

V1/R1 + V2/R2 = Vout/R3

如果取R1=R2=R3，則上式變?yōu)?/p>

-Vout=V1+V2，

這就是所謂的加法器了。

有了加法電路，那肯定就少不了減法電路吧，減分電路又是怎么樣的呢?現(xiàn)在一起來看看。

5減法電路

圖中由虛斷可知，通過R2的電流等于通過R3的電流，同理通過R1的電流等于R4的電流，故有

(V2 – Vp)/R2 = Vp/R3 ................a

(V1 – Vn)/R1 = (Vn - Vout)/R4 ...b

如果R2 = R3， 則

Vp = V2/2 ..................................c

如果R1 = R4， 則

Vn = (Vout + V1)/2 ....................d

由虛短知 Vn = Vp .....................e

所以 Vout = V2-V1 這就是傳說中的減法器了。

6積分電路

圖電路中，由虛短知，反向輸入端的電壓與同向端相等。

由虛斷知，通過R的電流與通過C的電流相等。

通過R的電流

i = V1/R

通過C的電流

i = CdUc/dt = -CdVout/dt

所以

Vout = ((-1/(R*C))∫V1dt

輸出電壓與輸入電壓對(duì)時(shí)間的積分成正比,這就是傳說中的積分電路了。

若V1為恒定電壓U，則上式變換為

Vout = -Ut/(RC)

t 是時(shí)間，則Vout輸出電壓是一條從0至負(fù)電源電壓按時(shí)間變化的直線。

同樣的道理，有積分電路就有微分電路，那微分電路又是怎么樣的呢，我們一起來看看。

7微分電路

圖中由虛斷知，通過電容C和電阻R的電流是相等的。

由虛短知，運(yùn)放同向端與反向端電壓是相等的。則：

Vout = -i * R = -(R*C)dV1/dt

這是一個(gè)微分電路。

如果V1是一個(gè)突然加入的直流電壓，則輸出Vout對(duì)應(yīng)一個(gè)方向與V1相反的脈沖。

3、總結(jié)

雖然運(yùn)放電路中“虛短”，“虛斷”的概念比較難理解，可能對(duì)于初學(xué)者來說很不友好。以上內(nèi)容在模擬電路教科書中都有，并且每一個(gè)電路都占有很大的篇幅，是不是看著都腦殼大，但當(dāng)你自己真正動(dòng)手去分析一兩個(gè)電路后就會(huì)發(fā)現(xiàn)也不過如此吧。所以很多時(shí)候我們害怕學(xué)習(xí)新的知識(shí)不是因?yàn)樗旧碚娴暮茈y，更多的是因?yàn)槁犝f它好難，所以我覺得它應(yīng)該就很難，再看到書本那么厚，又加上老師可能有時(shí)一節(jié)課能翻十幾頁的內(nèi)容，所以就更難了。所以很多時(shí)候?qū)W習(xí)都是想象中就能學(xué)會(huì)的，要掌握知識(shí)就必須動(dòng)手投入時(shí)間精力去挖掘它。

運(yùn)放電路的應(yīng)用非常廣泛，這一節(jié)的內(nèi)容僅僅冰山一角，是基礎(chǔ)中的基礎(chǔ)，還有很多內(nèi)容都由通過這些基礎(chǔ)電路擴(kuò)展，變換得到，學(xué)會(huì)分析這些基礎(chǔ)的電路我們才能分析更復(fù)雜的，后面我們?cè)僖灰煌晟七@部分知識(shí)。

后面還會(huì)做一個(gè)視頻來演示一下這部分內(nèi)容，對(duì)于這一節(jié)內(nèi)容還有不理解的朋友可以結(jié)合視頻再分析一下。