运算放大电路的线性应用(1)

为了实现对输入信号更好的控制和放大,我们需要对运放电路的线性区间进行研究。

关于运放电路,可以参考下面这篇文章:

初识·集成运算放大电路(运放)icon-default.png?t=MBR7https://blog.csdn.net/S13352784013/article/details/128750255

线性区间与非线性区间的图示:

运算放大电路的线性应用(1)_第1张图片 线性区间与非线性区间

 

一、比例电路

  • 反相比例电路:输入信号从负端输入

运算放大电路的线性应用(1)_第2张图片

在分析该电路时,要充分运用运算放大器的两个特性:虚短和虚断。根据虚断,流经电阻Rp的电流为0,则电阻Rp两端电压为零,U+相当于接地,反相端U-为虚地(虚假接地:可以看做接地,但实际上并没有接地)。

在运算放大电路中,同相端接地,反相端为虚地;反馈接在负端为负反馈,接在正端为正反馈。

取i1和if电流方向为电流的正方向,从图中可以看出,该电路为电压并联负反馈(电压反馈是因为输出为电压;并联反馈是因为该电路反馈和输出接在同一端)。

电阻Rp的作用:保证运算放大电路的对称性。因为集成运算放大电路第一节为差分放大电路,差分放大电路具有左右对称的特点,加入电阻Rp有保证电路对称性的效果。

通过运算可得:

运算放大电路的线性应用(1)_第3张图片

  •  同相比例电路:输入信号从正端输入

运算放大电路的线性应用(1)_第4张图片

该同相比例电路为电压串联负反馈电路。串联电路是因为该电路的输入和反馈在不同点。类似反相比例电路,设定电流正方向后,通过运算可得:

运算放大电路的线性应用(1)_第5张图片

 

二、加法电路

  • 反相加法电路

运算放大电路的线性应用(1)_第6张图片

该电路与反相比例电路相比,在负端多了一个输入信号。运用叠加原理,先令其中一个输入信号为零,另外一个输入信号的运算方法与反相比例电路相同,得出结果后相加:

运算放大电路的线性应用(1)_第7张图片

  • 同相加法电路

运算放大电路的线性应用(1)_第8张图片

 在同相比例电路的基础上,多加了一个输入信号,分析方法与反相加法电路基本相同。需要注意的是,同相加法电路的U+值要通过电阻分压和叠加原理来求得:

运算放大电路的线性应用(1)_第9张图片

 

三、减法电路

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 减法电路,是在运放电路的正端和负端都有输入信号。分析减法电路时,依然是使用叠加原理来求输出信号与输入信号之间的关系。

运算放大电路的线性应用(1)_第11张图片

 对于减法电路,有一种特殊情况,当R1与R2相等,RF与R3相等时,上式可以化简为:

运算放大电路的线性应用(1)_第12张图片

以上分析了运算放大电路的三种情况:比例电路、加法电路、减法电路。下一篇文章将分析运放电路的积分运算电路、微分运算电路、PID运算电路。

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