差分_运放_运算放大器

差分接法:差分放大电路（图3.8a.4）的输入信号是从集成运放的反相和同相输入端引入，如果反馈电阻RF等于输入端电阻R1，输出电压为同相输入电压减反相输入电压，这种电路也称作减法电路。

图3.8a.4差分放大电路

差分放大器

如图所示，通过采用两个输入，该差分放大器产生的输出等于U1和U2之差乘以增益系数

运算放大器的单电源供电方法

大部分运算放大器要求双电源(正负电源)供电，只有少部分运算放大器可以在单电源供电状态下工作，如LM358(双运放)、LM324(四运放)、CA3140(单运放)等。需要说明的是，单电源供电的运算放大器不仅可以在单电源条件下工作，也可在双电源供电状态下工作。例如，LM324可以在、+5～+12V单电源供电状态下工作，也可以在+5～±12V双电源供电状态下工作。

在一些交流信号放大电路中，也可以采用电源偏置电路，将静态直流输出电压降为电源电压的一半，采用单电源工作，但输入和输出信号都需要加交流耦合电容，利用单电源供电的反相放大器如图1(a)所示，其运放输出波形如图1(b)所示。

该电路的增益Avf＝－RF／R1。R2＝R3时，静态直流电压Vo(DC)＝1／2Vcc。耦合电容Cl和C2的值由所需的低频响应和电路的输入阻抗(对于C1)或负载(对于C2)来确定。Cl及C2可由下式来确定：C1＝1000／2πfoRl(μF)；C2＝1000／2πfoRL(μF)，式中，fo是所要求最低输入频率。若R1、RL单位用kΩ，fO用Hz，则求得的C1、C2单位为μF。一般来说，R2＝R3≈2RF。

图2是一种单电源加法运算放大器。该电路输出电压Vo＝一RF(V1／Rl十V2／R2十V3／R3)，若R1＝R2＝R3＝RF，则Vo＝一(V1十V2十V3)。需要说明的是,采用单电源供电是要付出一定代价的。它是个甲类放大器，在无信号输入时，损耗较大。

思考题(1)图3是一种增益为10、输入阻抗为10kΩ、低频响应近似为30Hz、驱动负载为1kΩ的单电源反相放大器电路。该电路的不失真输入电压的峰—峰值是多少呢?(提示：一般运算放大器的典型输入、输出特性如图4所示)；(2)图5是单电源差分放大器。若输入电压为50Hz交流电压，V1＝1V，V2＝O．4V，它的输出电压该是多少呢？

LM358是一个双运放集成电路，运放是一个开环放大倍数极大的放大器，两个输入端“＋”、“－”之间只要有微小的电压差异，就会使输出端截止或者饱和。而输入端的输入电阻非常大，可以认为不需要输出电流。

如果按照图示将运放接成闭环电路，则运放的放大倍数等于（Rf+R2)/R2.

因为可以理解运放的“－”端的电压永远等于“＋”端的，而“＋”端的电压等于Vi（R1上无电流，也就无压降），而“—”端的电压又等于Vo在Rf和R2上的分压，

所以有：

Vi＝V0×R2/(Rf+R2)，即：

Vo＝Vi×(Rf+R2)/R2.

LM358内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器，

适合于电源电压范围很宽的单电源使用，也适用于双电源工作模式，在推荐的工

作条件下，电源电流与电源电压无关。它的使用范围包括传感放大器、直流增益

模组,音频放大器、工业控制、DC增益部件和其他所有可用单电源供电的使用运算放大器的

场合。

LM358的封装形式有塑封8引线双列直插式和贴片式。

特性(Features)：

＊内部频率补偿。

＊直流电压增益高(约100dB)。

＊单位增益频带宽(约1MHz)。

＊电源电压范围宽：单电源(3—30V)；双电源(±1.5一±15V)。

＊低功耗电流，适合于电池供电。

＊低输入偏流。

＊低输入失调电压和失调电流。

＊共模输入电压范围宽，包括接地。

＊差模输入电压范围宽，等于电源电压范围。

＊输出电压摆幅大（0至Vcc-1.5V)。

参数输入偏置电流45nA输入失调电流50nA输入失调电压2.9mV输入共模电压最大值V CC~1.5V共模抑制比80dB电源抑制比100dB

根据虚短：V+=V_

根据虚断：(V_-V1)/R1=(Vout–V_)/R2

从而得到：(V+-V1)/R1=(Vout–V+)/R2

而V+=V2*{R4/(R3+R4)}将此式带入上式即可得到：

则：Vout={(R1+R2)/(R3+R4)*R4/R2}V2–R2/R1V1

对于R1=R3R2=R4

Vout=V2–R2/R1*V1

可见，上图的结果是有错误的。而下图的结果是对的：

Vout=Ui1-5Ui2