运算放大器应用电路的设计与制作( 一) 运算放大器1. 原理运算放大器是目前应用最广泛的一种器件, 当外部接入不同的线性或非线性元器件组成输入和负反馈电路时,可以灵活地实现各种特定的函数关系。在线性应用方面,可组成比例、加法、减法、积分、微分、对数等模拟运算电路。运算放大器一般由 4个部分组成,偏置电路,输入级,中间级,输出级。图1运算放大器的特性曲线图2运算放大器输入输出端图示图1是运算放大器的特性曲线,一般用到的只是曲线中的线性部分。如图2所示。U-对应的端子为“ - ”,当输入 U-单独加于该端子时, 输出电压与输入电压U-反相,故称它为反相输入端。U+对应的端子为“+”,当输入U+单独由该端加入时,输出电压与 U+同相,故称它为同相输入端。输出:U0= A(U+-U-); A 称为运算放大器的开环增益 (开环电压放大倍数) 。在实际运用经常将运放理想化,这是由于一般说来,运放的输入电阻很大,开环增益也很大,输出电阻很小,可以将之视为理想化的,这样就能得到: 开环电压增益 Aud=∞;输入阻抗 r i =∞;输出阻抗 r o=0;带宽 f BW=∞;失调与漂移均为零等理想化参数。2. 理想运放在线性应用时的两个重要特性输出电压 UO与输入电压之间满足关系式:UO=Aud(U+-U-), 由于Aud=∞,而UO为有限值,因此, U+-U-≈0。即U+≈U-,称为“虚短”。由于r i=∞,故流进运放两个输入端的电流可视为零,即I IB=0,称为“虚断” ,这说明运放对其前级吸取电流极小。上述两个特性是分析理想运放应用电路的基本原则,可简化运放电路的计算。3. 运算放大器的应用(1) 比例电路所谓的比例电路就是将输入信号按比例放大的电路,比例电路又分为反向比例电路、同相比例电路、差动比例电路。(a) 反向比例电路反向比例电路如图 3所示,输入信号加入反相输入端: 图3反向比例电路电路图对于理想运放,该电路的输出电压与输入电压之间的关系为:为了减小输入级偏置电流引起的运算误差,在同相输入端应接入平衡电阻R’=R1 // RF 。输出电压 U0与输入电压 Ui 称比例关系,方向相反,改变比例系数,即改变两个电阻的阻值就可以改变输出电压的值。反向比例电路对于输入信号的负载能力有一定的要求。(b) 同向比例电路同向比例电路如图 4所示,跟反向比例电路本质上差不多,除了同向接地的一段是反向输入端 : i1fOURRU图4 同相比例电路电路图它的输出电压与输入电压之间的关系为:;R’= R1 //...