运放绝对值电路分析
5.2 绝对值电路
由图可知：当ui＞0时，则运算放大器U1输出＜0， VD1（VD1）导通、VD2（VD2）截止，检波器的 输出电压为uo1=0。 加法器U2输出电压为:
R5 u0 = − ui R3
ui>0
当ui＜0时，检波器的输出电压uo1为:
R2 u 01 = − u i R1
加法器输出电压uo为:
R5 R5 R2 R5 R5 u 0 = − u o1 − u i = ( − )u i R4 R3 R1 R4 R3
5.2 绝对值电路
在线性检波器的基础上，加一级加法器， 让输入信号ui的另一极性电压不经检波，而直 接送到加法器，与来自检波器的输出电压相加， 便构成绝对值电路。绝对值电路又称为整流电 路，其输出电压等于输入信号电压的绝对值， 而与输入信号电压的极性无关。采用绝对值电 路能把双极性输入信号变成单极性信号。其原 理电路如图5.2.1所示。
ui<0
若取 R
1出电压
uo为:
u o = − ui
即输出电压值等于输入电压的绝对值，而且输出 总是负电压。 若要输出正的绝对值电压，只需把图5.2.1所 示电路中的二极管VD1、VD2的正负极性对调即可。
（a）绝对值电路
（b）输入和输出波形 图5.2.1绝对值电路和输入输出波形
运放电路的分析方法
路。
求出每个信号单独作用时的电路响应， 或
图 １ 为反相放大器， 其中几个信号共同作用时单元电路的响
其 特 点 是 输 入 信 号 经 Ｒ１ 应， 然后叠加求得电路的总响应。其关键
加 至 反 相 输 入 端 ， 反 馈 信 号 经 Ｒｆ、Ｒ１ 分 在 于 如 何 将 电 路 划 分 为 若 干 基 本 单 元 电
击破”， 相比之下， 此法是简单多了。 １．分 析 的 方 法 步 骤 。
（ １） 分析、识别电路， 并将其划分为若 干基本单元电路。
（ ２） 根据典型电路的结论直接写出各 信号（ 或几个信号） 单独作用时的响应。
（ ３） 叠加求和得到最终结果。 （ ４） 多级电路以逐级分析为妥。 对电路的划分必须建立在全面分析 识 别 电 路 的 基 础 之 上 。电 路 划 分 不 是 简 单 的 机 械 分 割 。要 分 清 电 路 是 由 哪 些 单 元 电 路组成， 各部分间有 何联系， 信号间的相 互影响， 如果一信号 作用时， 可能存在着 多端输出的情况发 生， 这时必须谨慎对 待。 ２．举 例 例一 差动放大 电路的分析 如 图 ４（ ａ） 为 一 差 动 放 大 电 路 ， 它 可 分 解 为（ ｂ） 、（ ｃ） 两 个 单 元 电 路 ，（ ｂ） 为 反 相 放 大 器 ，（ ｃ） 为 同 相 放 大器。注意到这里 Ｒ１＝Ｒ２， Ｒｆ＝Ｒｐ，所以根据 式（ １） 和式（ ３） 可得： Ｖ０１＝－ Ｖｉ１Ｒｆ／Ｒ１ （４） Ｖ０２＝（Ｒ１＋Ｒｆ）／Ｒ１·Ｒｆ／（Ｒ１＋Ｒｆ） Ｖｉ２＝Ｖｉ２Ｒｆ／Ｒ１ （５） 式（ ４） 、（ ５） 叠加可得： Ｖ０＝Ｖ０１＋Ｖ０２＝（Ｖｉ２－ Ｖｉ１）Ｒｆ／Ｒ１ （ ６） 即差动电路的典型表达式。 例二 同相输入加法器的分析 图 ５ 为同相输入加法器。当 Ｖｉ１ 单独 作 用 时 ， Ｖｉ２ 端 接 地 ， 如 图 ６。 此 时 电 路 等 效 于 图 ３ 的 同 相 输 入 放 大 器 ， Ｒｐ＝Ｒ３／／Ｒ４， 其解为： Ｖ０１＝（Ｒ１＋Ｒｆ）／Ｒ１·Ｒ３／／Ｒ４／（Ｒ２＋Ｒ３／／Ｒ４） Ｖｉ１＝（Ｒ１＋Ｒｆ）／Ｒ１·Ｒ２／／Ｒ３／／Ｒ４／Ｒ２·Ｖｉ１ 同理， 当 Ｖｉ２ 单独作用可解其解。 （ 作者单位： 运城市农业机电工程学 校）
信号的运算与处理电路-绝对值电路
基本运算电路 信号测量放大电路 信号变换电路 有源滤波器
3
5.1.4 积分运算电路
积分电路是组成模拟计算机的基本单元，用以实现 对微分方程的模拟。也常用于控制和测量系统，其充 放电过程可实现延时、定时及各种波形的产生。 因反相输入端虚地，有
uo uC
又因虚断，则
i iC ui iR iC R 1 t uo uC iC dt U C (0) C 0 1 t uo ui dt U C (0) 0 RC
25
2）幅频特性
| Au | Aup f 2 1 ( ) fo
特点： a.电路简单； b.通带内具有较高增 益； c.阻带衰减太慢，选 择性较差 可采用二阶或高阶 低通滤波器
21
5.4.3 高通滤波器
1、一阶高通滤波器 1）传递函数
U R 1 R j C U i
U i
ui uo uo1
10
5.3.2 电流-电压变换器
if = is
uo =－is Rf
输出电压与输入电流成比例。
11
5.3.3 常用特征值运算电路
一、绝对值运算电路
U o
只要用前面所学的线性整流电 路就可以了（可参见第三章图 3-11、图3-13、图3-14，但不 要其中的滤波电容）。
O
Io | ui | R
7
换，如将矩形波变换为 尖脉冲。
uo 比ui 滞后90。
§5.3 信号变换电路
在控制、遥测、近代生物物理和医学等 领域，常需要将模拟信号进行转换。电 压-电流和电流-电压变换器广泛应用于 放大电路和传感器的连接处，是很有用 的电子电路。
8
5.3.1 电压-电流变换器
经典运放电路分析(经典)
从虚断，虚短分析基本运放电路运算放大器组成的电路五花八门，令人眼花瞭乱，是模拟电路中学习的重点。
在分析它的工作原理时倘没有抓住核心，往往令人头大。
为此本人特搜罗天下运放电路之应用，来个“庖丁解牛”，希望各位看完后有所斩获。
遍观所有模拟电子技朮的书籍和课程，在介绍运算放大器电路的时候，无非是先给电路来个定性，比如这是一个同向放大器，然后去推导它的输出与输入的关系，然后得出Vo=(1+Rf)Vi，那是一个反向放大器，然后得出Vo=-Rf*Vi……最后学生往往得出这样一个印象：记住公式就可以了！如果我们将电路稍稍变换一下，他们就找不着北了！今天，教各位战无不胜的两招，这两招在所有运放电路的教材里都写得明白，就是“虚短”和“虚断”，不过要把它运用得出神入化，就要有较深厚的功底了。
虚短和虚断的概念由于运放的电压放大倍数很大，一般通用型运算放大器的开环电压放大倍数都在80 dB以上。
而运放的输出电压是有限的，一般在 10 V～14 V。
因此运放的差模输入电压不足1 mV，两输入端近似等电位，相当于“短路”。
开环电压放大倍数越大，两输入端的电位越接近相等。
“虚短”是指在分析运算放大器处于线性状态时，可把两输入端视为等电位，这一特性称为虚假短路，简称虚短。
显然不能将两输入端真正短路。
由于运放的差模输入电阻很大，一般通用型运算放大器的输入电阻都在1MΩ以上。
因此流入运放输入端的电流往往不足1uA，远小于输入端外电路的电流。
故通常可把运放的两输入端视为开路，且输入电阻越大，两输入端越接近开路。
“虚断”是指在分析运放处于线性状态时，可以把两输入端视为等效开路，这一特性称为虚假开路，简称虚断。
显然不能将两输入端真正断路。
在分析运放电路工作原理时，首先请各位暂时忘掉什么同向放大、反向放大，什么加法器、减法器，什么差动输入……暂时忘掉那些输入输出关系的公式……这些东东只会干扰你，让你更糊涂﹔也请各位暂时不要理会输入偏置电流、共模抑制比、失调电压等电路参数，这是设计者要考虑的事情。
运算放大器电路分析详解
透解放大器遍观所有模拟电子技朮的书籍和课程，在介绍运算放大器电路的时候，无非是先给电路来个定性，比如这是一个同向放大器，然后去推导它的输出与输入的关系，然后得出Vo=(1+Rf)Vi，那是一个反向放大器，然后得出Vo=-Rf*Vi……最后学生往往得出这样一个印象：记住公式就可以了！如果我们将电路稍稍变换一下，他们就找不着北了！偶曾经面试过至少100个以上的大专以上学历的电子专业应聘者，结果能将我给出的运算放大器电路分析得一点不错的没有超过10个人！其它专业毕业的更是可想而知了。
今天，芯片级维修教各位战无不胜的两招，这两招在所有运放电路的教材里都写得明白，就是“虚短”和“虚断”，不过要把它运用得出神入化，就要有较深厚的功底了。
虚短和虚断的概念由于运放的电压放大倍数很大，一般通用型运算放大器的开环电压放大倍数都在80 dB以上。
而运放的输出电压是有限的，一般在10 V～14 V。
因此运放的差模输入电压不足1 mV，两输入端近似等电位，相当于“短路”。
开环电压放大倍数越大，两输入端的电位越接近相等。
“虚短”是指在分析运算放大器处于线性状态时，可把两输入端视为等电位，这一特性称为虚假短路，简称虚短。
显然不能将两输入端真正短路。
由于运放的差模输入电阻很大，一般通用型运算放大器的输入电阻都在1MΩ以上。
因此流入运放输入端的电流往往不足1uA，远小于输入端外电路的电流。
故通常可把运放的两输入端视为开路，且输入电阻越大，两输入端越接近开路。
“虚断”是指在分析运放处于线性状态时，可以把两输入端视为等效开路，这一特性称为虚假开路，简称虚断。
显然不能将两输入端真正断路。
在分析运放电路工作原理时，首先请各位暂时忘掉什么同向放大、反向放大，什么加法器、减法器，什么差动输入……暂时忘掉那些输入输出关系的公式……这些东东只会干扰你，让你更糊涂﹔也请各位暂时不要理会输入偏置电流、共模抑制比、失调电压等电路参数，这是设计者要考虑的事情。
运放基本电路全解析
运放基本电路全解析我们经常看到很多非常经典的运算放大器应用图集，但是这些应用都建立在双电源的基础上，很多时候，电路的设计者必须用单电源供电，但是他们不知道该如何将双电源的电路转换成单电源电路。
在设计单电源电路时需要比双电源电路更加小心，设计者必须要完全理解这篇文章中所述的内容。
1．1 电源供电和单电源供电所有的运算放大器都有两个电源引脚，一般在资料中，它们的标识是VCC＋和VCC－，但是有些时候它们的标识是VCC＋和GND。
这是因为有些数据手册的作者企图将这种标识的差异作为单电源运放和双电源运放的区别。
但是，这并不是说他们就一定要那样使用――他们可能可以工作在其他的电压下。
在运放不是按默认电压供电的时候，需要参考运放的数据手册，特别是绝对最大供电电压和电压摆动说明。
绝大多数的模拟电路设计者都知道怎么在双电源电压的条件下使用运算放大器，比如图一左边的那个电路，一个双电源是由一个正电源和一个相等电压的负电源组成。
一般是正负15V，正负12V和正负5V也是经常使用的。
输入电压和输出电压都是参考地给出的，还包括正负电压的摆动幅度极限Vom以及最大输出摆幅。
单电源供电的电路(图一中右)运放的电源脚连接到正电源和地。
正电源引脚接到VCC＋，地或者VCC－引脚连接到GND。
将正电压分成一半后的电压作为虚地接到运放的输入引脚上，这时运放的输出电压也是该虚地电压，运放的输出电压以虚地为中心，摆幅在Vom 之内。
有一些新的运放有两个不同的最高输出电压和最低输出电压。
这种运放的数据手册中会特别分别指明Voh 和Vol 。
需要特别注意的是有不少的设计者会很随意的用虚地来参考输入电压和输出电压，但在大部分应用中，输入和输出是参考电源地的，所以设计者必须在输入和输出的地方加入隔直电容，用来隔离虚地和地之间的直流电压。
(参见1.3节)通常单电源供电的电压一般是5V，这时运放的输出电压摆幅会更低。
另外现在运放的供电电压也可以是3V 也或者会更低。
运放电路的分析方法
Ｕ Ｉ＝ － （Ｒ １／ Ｒ ２ ）Ｕ Ｒ＝ Ｕ Ｔ 显然，当 Ｕ Ｉ＞Ｕ Ｔ 时，Ｕ ｏ′＝ Ｕ ＯＨ，所以 Ｕ ｏ＝ － ＵＺ （Ｕ Ｚ 为稳压管的稳压值）；同理，Ｕ Ｉ ＜ Ｕ Ｔ 时， Ｕ ｏ＝ ＋ Ｕ Ｚ。图 ５ 是 Ｕ Ｒ＞ ０ 时 Ｕ ｏ 与 Ｕ Ｉ 的关系曲线。 综上所述，分析比较器的步骤是：首先求出
一、运放的特点
尽管集成运放的应用是多种多样的，但在 一般分析计算中，都将看成是理想运放。
１、线性区 当运放工作在线性区，其输入
信号与输出信号应满足 Ｕ ｏ ＝ Ａ ｏｄ （Ｕ Ｐ－ Ｕ Ｎ）由于 Ａｏｄ 非常大，为使其工作在线性区，必须引入负 反馈，以减小输入电压（Ｕ Ｐ－Ｕ Ｎ），保证输出电 压不超过线性范围。如运放的输出端与反向输
经典运放电路分析(经典)
精心整理从虚断，虚短分析基本运放电路运算放大器组成的电路五花八门，令人眼花了乱，是模拟电路中学习的重点。
在分析它的工作原理时，倘没有抓住核心，往往令人头大。
为此本人特搜罗天下运放电路之应用，来个“庖丁解牛”，希望各位看完后有所斩获。
遍观所有模拟电子技术的书籍和课程，在介绍运算放大器电路的时候，无非是先给电路来个定性，比如这是一个同向放大器，然后去推导它的输出与输入的关系，然后得出()1o f i V R V =+，那是一个反向放大器，然后得出o f i V R V =-*……，最后学生往往得出这样一个印象：记住公式就可以了！如果我们将电路稍稍变换一下，他们就找不着北了！? 今天，教各位战无不胜的两招，这两招在所有运放电路的教材里都写得明白，就是“虚短”和“虚断”，不过要把它运用得出神入化，就要有较深厚的功底了。
虚短和虚断的概念由于运放的电压放大倍数很大，一般通用型运算放大器的开环电压放大倍数都在80dB 以上。
而运放的输出电压是有限的，一般在10V ～14V 。
因此运放的差模输入端电压不足1mV ，两输入端近似等电位，相当于“短路”。
开环电压放大倍数越大，两输入端的电位越接近相等。
“虚短”是指在分析运算放大器处于线性状态时，可把两输入端视为等电位，这一特性称为虚假短路，简称虚短。
显然不能将两输入端当成真正短路。
? 由于运放的差模输入电阻很大，一般通用型运算放大器的输入电阻都在1MΩ以上。
因此流入运放输入端的电流往往不足1uA ，远小于输入端外电路的电流。
故通常可把运放的两输入端视为开路，且输入电阻越大，两输入端越接近开路。
“虚断”是指在分析运放处于线性状态时，可以把两输入端视为等效开路，这一特性称为虚假开路，简称虚断。
显然不能将两输入端当成真正断路。
? 在分析运放电路工作原理时，首先请各位暂时忘掉什么同向放大、反向放大，什么加法器、减法器，什么差动输入……暂时忘掉那些输入输出关系的公式……这些东西只会干扰你，让你更糊涂﹔也请各位暂时不要理会输入偏置电流、共模抑制比、失调电压等电路参数，这是设计者要考虑的事情。
运放绝对值电路分析
电压绝对值电路，顾名思义就是输出电压是输入电压的绝对值。
在很多运放的datasheet上可以看见绝对值电路的身影，就拿大家熟悉的OP07为例其绝对值电路如图1所示图1.OP07电压绝对值电路图现在我们来分析分析图1电路的工作过程。
（1）输入为正电压时电路可以等效为两个单位增益反向放大器级联，达到“负负得正”的效果。
可以将电路图拆分，得到前一个反向放大器如图2所示。
图2.前级反向放大器图2为什么是一个反向放大器的电路呢？主要是多了两个二极管，让我们觉得与一般的反向放大有些不同了。
我们可以看看它的工作情况。
从仿真的结果可以看出，其中D1导通，D2截止。
这个比较好理解，电路从输入口流到运放的2端口，运放的输入电流很小（可忽略），所以电路一分为二，继续向前流，都遇到10K的电阻，也同样遇到了二极管，但是上面的是从二极管正端流入，下面的是负端流入，当然D1导通，D2截止啦！（我是这么理解的，不是很科学，但是比较容易懂）。
那么下面一个10k和D2的电路截止了，就可以忽略不计了，电路就可以当做一个方向放大器来理解了。
再加上后面一个方向放大，就“负负得正”了。
（2）输入电压为负时图3.负电压仿真当输入为-6.32V，输出为6.32V。
设输入为Vin,运放1的正相输入和反相输入端电压分别为V1+、V1-，运放2的正相输入和反相输入端电压分别为V2+、V2-，R1与R2间的节点电压为V o1，电路输出电压V out.由虚短可知V1+=V1-=0V，V2+=V2-，所以V2+-V1+=V2--V1-，即这两条之路的压差相等。
我们先不理会二极管D1与D2。
那么R1、R2支路与R5支路的压差相等，但是电阻为2:1，则电流为1:2.而这两条支路电路之和等于输入电流。
由这样的关系可以计算得：V2-=V2+=-2/3Vin,V o1=-1/3Vin,因此R2两端的压差为-1/3V in。
最后的输出为：V out=V2-+[(1/3Vin)/R2] *R3=-Vin。
如何分析运放电路？
如何分析运放电路？描述如何分析运放电路？基础在学习运放选型前，我们需要先来透测的学习运放电路的内部结构和原理，对于我们来说是模拟电路中十分重要的元件，它能组成放大、加法、减法、转换等各种电路，我们可以运用运放的'虚短'和'虚断'来分析电路，然后应用欧姆定律等电流电压关系，即可得输入输出的放大关系等。
由于运放的电压放大倍数很大，一般通用型运算的开环电压放大倍数都在80 dB以上。
而运放的输出电压是有限的，一般在 10 V～14 V。
因此运放的差模输入电压不足1 mV，两输入端近似等电位，相当于'短路'。
开环电压放大倍数越大，两输入端的电位越接近相等。
虚短是指在分析运算放大器处于线性状态时，可把两输入端视为等电位，这一特性称为虚假短路，简称虚短。
显然不能将两输入端真正短路。
由于运放的差模输入电阻很大，一般通用型运算放大器的输入电阻都在1MΩ以上。
因此流入运放输入端的电流往往不足1uA，远小于输入端外电路的电流。
故通常可把运放的两输入端视为开路，且输入电阻越大，两输入端越接近开路。
虚断是指在分析运放处于线性状态时，可以把两输入端视为等效开路，这一特性称为虚假开路，简称虚断。
显然不能将两输入端真正断路。
下面本文用虚断和虚断方法来对实际的电路进行分析，如图1-1所示，是常见的反相比例运算放大电路：在反相放大电路中，信号电压通过电阻R1加至运放的反相输入端，输出电压Vo通过反馈电阻Rf反馈到运放的反相输入端，构成电压并联负反馈放大电路。
运放的同相端接地=0V，反相端和同相端虚短，所以也是0V，反相输入端输入电阻很高，虚断，几乎没有电流注入和流出，那么R1和Rf相当于是串联的，流过一个串联电路中的每一只组件的电流是相同的，即流过R1的电流和流过Rf的电流是相同的。
根据欧姆定律：Is= (Vs- V-)/R1 (1)If= (V- - Vo)/Rf (2)V- = V+ = 0 (3)Is= If (4)求解后可能Vo== (-Rf/R1)*Vi在分析电路的过程中，暂时不用管运放的其他特性，就根据虚短和虚断的特性来分析。
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电压绝对值电路，顾名思义就是输出电压是输入电压的绝对值。
在很多运放的datasheet上可以看见绝对值电路的身影，就拿大家熟悉的OP07为例其绝对值电路如图1所示
图1.OP07电压绝对值电路图
现在我们来分析分析图1电路的工作过程。
（1）输入为正电压时
电路可以等效为两个单位增益反向放大器级联，达到“负负得正”的效果。
可以将电路图拆分，得到前一个反向放大器如图2所示。
图2.前级反向放大器
图2为什么是一个反向放大器的电路呢？主要是多了两个二极管，让我们觉得与一般的反向放大有些不同了。
我们可以看看它的工作情况。
从仿真的结果可以看出，其中D1导通，D2截止。
这个比较好理解，电路从输入口流到运放的2端口，运放的输入电流很小（可忽略），所以电路一分为二，继续向前流，都遇到10K的电阻，也同样遇到了二极管，但是上面的是从二极管正端流入，下面的是负端流入，当然D1导通，D2截止啦！（我是这么理解的，不是很科学，但是比较容易懂）。
那么下面一个10k和D2的电路截止了，就可以忽略不计了，电路就可以当做一个方向放大器来理解了。
再加上后面一个方向放大，就“负负得正”了。
（2）输入电压为负时
图3.负电压仿真
当输入为-6.32V，输出为6.32V。
设输入为Vin,运放1的正相输入和反相输入端电压分别为V1+、V1-，运放2的正相输入和反相输入端电压分别为V2+、V2-，R1与R2间的节点电压为V o1，电路输出电压V out.
由虚短可知V1+=V1-=0V，V2+=V2-，所以V2+-V1+=V2--V1-，即这两条之路的压差相等。
我们先不理会二极管D1与D2。
那么R1、R2支路与R5支路的压差相等，但是电阻为2:1，则电流为1:2.而这两条支路电路之和等于输入电流。
由这样的关系可以计算得：V2-=V2+=-2/3Vin,V o1=-1/3Vin,因此R2两端的压差为-1/3V in。
最后的输出为：
V out=V2-+[(1/3Vin)/R2] *R3=-Vin。
最后从仿真结果中也可以证明，这些关系是正确的。
同时我们可以看见，D1截止，D2导通。
怎么。
反过来推也说得通。
就是不知哪位高手可以告知怎么事先分析到D1、D2的状态？？？大家互相学习，共同进步哈！
补充：关于二极管状态的判断
可以用假设法推出D1、D2的开关状态。
输入电压为正时：
（1）设D1、D2同时导通，电流的方向可以认为是绕R2，R3，D1，D2,构成的环路流动，但是仔细一看，这个环路并不满足基尔霍夫电压规则（KLV）。
（2）设D2导通，D1截止，R1和运放1的反相输入端的结点不满足KLC
（3）D1、D2同时截止，这下就相当于运放1没用处了。
（4）所以只有是D1导通、D2截止。
此时分析起来借明朗了。
运放1就相当于一个反相放大电路了。
输入电压为负时：
（1）若D1、D2同时导通或截止同输入电压为正一样分析
（2）若D1导通、D2截止，还是R1和运放1的反相输入端的结点不满足KLC
（3）因此只有D1截止、D2导通。
当输入为0时：
D1、D2都处于夹断状态（既不是正向导通，也不是反向截止）。
此时输出为0
分析完毕。