几种运算放大器(比较器)及经典电路的简单分析
经典运放电路分析(经典)
从虚断，虚短分析基本运放电路之青柳念文创作运算放大器组成的电路五花八门，使人眼花瞭乱，是摹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，往往使人头大.为此自己特搜罗天下运放电路之应用，来个“厨子解牛”，希望各位看完后有所斩获. 遍观所有摹拟电子技朮的书籍和课程，在先容运算放大器电路的时候，无非是先给电路来个定性，比方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：记住公式便可以了！如果我们将电路稍稍变换一下，他们就找不着北了！明天，教各位战无不堪的两招，这两招在所有运放电路的教材里都写得大白，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缺乏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.显然不克不及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缺乏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.显然不克不及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睬输入偏置电流、共模抑制比、失调电压等电路参数，这是设计者要思索的事情.我们懂得的就是抱负放大器（其实在维修中和大多数设计过程中，把实际放大器当做抱负放大器来分析也不会有问题）. 好了，让我们抓过两把“板斧”------“虚短”和“虚断”，开端“厨子解牛”了.1）反向放大器：图1图一运放的同向端接地=0V，反向端和同向端虚短，所以也是0V，反向输入端输入电阻很高，虚断，几乎没有电流注入和流出，那末R1和R2相当于是串联的，流过一个串联电路中的每只组件的电流是相同的，即流过R1的电流和流过R2的电流是相同的.流过R1的电流：I1 = (Vi - V-)/R1 ………a流过R2的电流：I2 = (V- - Vout)/R2 ……bV- = V+ = 0 ………………cI1 = I2 ……………………d求解上面的初中代数方程得Vout = (-R2/R1)*Vi这就是传说中的反向放大器的输入输出关系式了.2）同向放大器：图2图二中Vi与V-虚短，则 Vi = V- ……a因为虚断，反向输入端没有电流输入输出，通过R1和R2 的电流相等，设此电流为I，由欧姆定律得：I = Vout/(R1+R2) ……bVi等于R2上的分压，即：Vi = I*R2 ……c由abc式得Vout=Vi*(R1+R2)/R2 这就是传说中的同向放大器的公式了.3）加法器1：图3图三中，由虚短知： V- = V+ = 0 ……a由虚断及基尔霍夫定律知，通过R2与R1的电流之和等于通过R3的电流，故(V1 – V-)/R1 + (V2 – V-)/R2 = (V- –Vout)/R3 ……b代入a式，b式变成V1/R1 + V2/R2 = Vout/R3 如果取R1=R2=R3，则上式变成-Vout=V1+V2，这就是传说中的加法器了.4）加法器2：图4请看图四.因为虚断，运放同向端没有电流流过，则流过R1和R2的电流相等，同理流过R4和R3的电流也相等.故 (V1 – V+)/R1 = (V+ - V2)/R2 ……a(Vout – V-)/R3 = V-/R4 ……b由虚短知： V+ = V- ……c 如果R1=R2，R3=R4，则由以上式子可以推导出V+ = (V1 + V2)/2 V- = Vout/2 故 Vout = V1 + V2 也是一个加法器，呵呵！5）减法器图5图五由虚断知，通过R1的电流等于通过R2的电流，同理通过R4的电流等于R3的电流，故有 (V2 –V+)/R1 = V+/R2 ……a(V1 – V-)/R4 = (V- - Vout)/R3 ……b如果R1=R2，则V+ = V2/2 ……c如果R3=R4，则V- = (Vout + V1)/2 ……d由虚短知 V+ = V- ……e所以 Vout=V2-V1 这就是传说中的减法器了.6）积分电路：图6图六电路中，由虚短知，反向输入端的电压与同向端相等，由虚断知，通过R1的电流与通过C1的电流相等.通过R1的电流 i=V1/R1通过C1的电流i=C*dUc/dt=-C*dVout/dt所以 Vout=((-1/(R1*C1))∫V1dt 输出电压与输入电压对时间的积分成正比,这就是传说中的积分电路了.若V1为恒定电压U，则上式变换为Vout = -U*t/(R1*C1) t 是时间，则Vout 输出电压是一条从0至负电源电压按时间变更的直线.7）微分电路：图7图七中由虚断知，通过电容C1和电阻R2的电流是相等的，由虚短知，运放同向端与反向端电压是相等的.则： Vout = -i * R2 = -(R2*C1)dV1/dt这是一个微分电路.如果V1是一个突然加入的直流电压，则输出Vout对应一个方向与V1相反的脉冲.8）差分放大电路图8由虚短知Vx = V1 ……aVy = V2 ……b由虚断知，运放输入端没有电流流过，则R1、R2、R3可视为串联，通过每个电阻的电流是相同的，电流I=(Vx-Vy)/R2 ……c则： Vo1-Vo2=I*(R1+R2+R3) = (Vx-Vy)(R1+R2+R3)/R2 ……d由虚断知，流过R6与流过R7的电流相等,若R6=R7，则Vw = Vo2/2 ……e 同理若R4=R5，则Vout – Vu = Vu – Vo1，故Vu = (Vout+Vo1)/2 ……f 由虚短知，Vu = Vw ……g由efg得 Vout = Vo2 –Vo1 ……h由dh得 Vout = (Vy –Vx)(R1+R2+R3)/R2 上式中(R1+R2+R3)/R2是定值，此值确定了差值(Vy –Vx)的放大倍数.这个电路就是传说中的差分放大电路了.9）电流检测：图9分析一个大家接触得较多的电路.很多节制器承受来自各种检测仪表的0~20mA或4~20mA电流，电路将此电流转换成电压后再送ADC转换成数字信号，图九就是这样一个典型电路.如图4~20mA电流流过采样100Ω电阻R1，在R1上会发生0.4~2V的电压差.由虚断知，运放输入端没有电流流过，则流过R3和R5的电流相等，流过R2和R4的电流相等.故：(V2-Vy)/R3 = Vy/R5 ……a(V1-Vx)/R2 = (Vx-Vout)/R4 ……b由虚短知：Vx = Vy ……c电流从0~20mA变更，则V1 = V2 + (0.4~2) ……d由cd式代入b式得(V2 + (0.4~2)-Vy)/R2 = (Vy-Vout)/R4 ……e如果R3=R2，R4=R5，则由e-a得Vout = -(0.4~2)R4/R2 ……f图九中R4/R2=22k/10k=2.2，则f式Vout = -(0.88~4.4)V，即是说，将4~20mA电流转换成了-0.88 ~ -4.4V电压，此电压可以送ADC去处理.注：若将图九电流反接既得 Vout = +(0.88~4.4)V，10）电压电流转换检测：图10电流可以转换成电压，电压也可以转换成电流.图十就是这样一个电路.上图的负反馈没有通过电阻直接反馈，而是串联了三极管Q1的发射结，大家可不要以为是一个比较器就是了.只要是放大电路，虚短虚断的规律仍然是符合的！由虚断知，运放输入端没有电流流过，则 (Vi – V1)/R2 = (V1 –V4)/R6 ……a 同理 (V3 – V2)/R5 =V2/R4 ……b 由虚短知 V1 = V2 ……c 如果R2=R6，R4=R5，则由abc式得V3-V4=Vi 上式说明R7两头的电压和输入电压Vi相等，则通过R7的电流I=Vi/R7，如果负载RL<<100KΩ，则通过Rl 和通过R7的电流基底细同.11）传感器检测：图11来一个复杂的，呵呵！图十一是一个三线制PT100前置放大电路.PT100传感器引出三根材质、线径、长度完全相同的线，接法如图所示.有2V的电压加在由R14、R20、R15、Z1、PT100及其线电阻组成的桥电路上.Z1、Z2、Z3、D11、D12、D83及各电容在电路中起滤波和呵护作用，静态分析时可不予理睬，Z1、Z2、Z3可视为短路，D11、D12、D83及各电容可视为开路.由电阻分压知，V3=2*R20/(R14+20)=200/1100=2/11 ……a由虚短知，U8B第6、7脚电压和第5脚电压相等 V4=V3 ……b由虚断知，U8A第2脚没有电流流过，则流过R18和R19上的电流相等. (V2-V4)/R19=(V5-V2)/R18 ……c由虚断知，U8A第3脚没有电流流过，V1=V7 ……d 在桥电路中R15和Z1、PT100及线电阻串联，PT100与线电阻串联分得的电压通过电阻R17加至U8A 的第3脚，V7=2*(Rx+2R0)/(R15+Rx+2R0) …..e由虚短知，U8A第3脚和第2脚电压相等，V1=V2 ……f由abcdef得， (V5-V7)/100=(V7-V3)/2.2 化简得 V5=(102.2*V7-100V3)/2.2 即 V5=204.4(Rx+2R0)/(1000+Rx+2R0) –200/11 ……g上式输出电压V5是Rx的函数我们再看线电阻的影响.Pt100最下端线电阻上发生的电压降颠末中间的线电阻、Z2、R22，加至U8C的第10脚，由虚断知，V5=V8=V9=2*R0/(R15+Rx+2R0) ……a(V6-V10)/R25=V10/R26 ……b由虚短知，V10=V5 ……c由式abc得 V6=(102.2/2.2)V5=204.4R0/[2.2(1000+Rx+2R0)] ……h由式gh组成的方程组知，如果测出V5、V6的值，便可算出Rx及R0，知道Rx，查pt100分度表就知道温度的大小了.。
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。
[运算放大电路]运算放大器通俗讲解
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[运算放大电路]运算放大器通俗讲解运算放大器基本电路大全运算放大器基本电路大全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)图一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。
电路中的运算放大器与比较器的原理与应用
电路中的运算放大器与比较器的原理与应用在电子领域中，运算放大器（Operational Amplifier，简称Op Amp）与比较器（Comparator）是两个非常重要的电子元件。
它们在电路设计与应用中起着至关重要的作用。
一、运算放大器的原理与应用运算放大器是一种具有差分放大功能的电子放大器。
它通常由多个晶体管以及与之相连的电阻、电容等元件组成。
运算放大器的输出信号是其输入信号的放大倍数。
1. 基本原理运算放大器的基本电路结构由一个差分放大器和一个输出级组成。
它有两个输入端，称为非反相输入端（+）和反相输入端（-），以及一个输出端。
其基本工作模式是将输入信号放大，并输出一个与输入信号有相关性的信号。
2. 应用领域运算放大器在电路设计中有广泛的应用，包括：（1）信号放大：将弱信号放大至适当的电平，以便进行后续处理；（2）滤波器设计：根据不同的频率要求，设计低通、高通、带通等类型的滤波器；（3）振荡器设计：用于产生高频信号的振荡器电路设计；（4）比例控制与调节：用于控制系统，在反馈环路中起到稳定系统的作用。
二、比较器的原理与应用比较器是一种电子元件，用于将两个输入进行比较，并输出一个相应的逻辑电平。
它通常由运算放大器、基准电压和一个阈值元件组成。
1. 基本原理比较器的基本原理是将两个输入信号进行比较，并输出一个高、低逻辑电平。
当一个输入信号高于另一个输入信号时，输出为高电平，反之输出为低电平。
2. 应用领域比较器在电子领域中应用广泛，包括：（1）开关控制：将比较器的输出连接到开关控制电路中，根据两个输入信号的大小关系来控制开关的开关与闭合；（2）模拟电压转数字信号：将模拟电压通过比较器进行比较，并将结果输出为数字信号，用于数字电路的处理；（3）电压检测与监测：将比较器连接到电压检测电路中，用于监测输入电压是否超过设定值。
总结起来，运算放大器和比较器是电子领域中非常常见的电子元件，它们在电路设计与应用中功不可没。
常用运算放大器16个基本运算电路
5. 微分运算电路
微分运算电路如图 5 所示，
XFG1
R2 15kΩ
C2
22nF
V3
R1
C1
4
12 V
2
1kΩ
22nF
U1A
1
3
T L082CD
8
V2 12 V
XSC1
A +_
B +_
Ext Trig +
_
图5
电路的输出电压为 uo 为：
uo = −R2C1 dui dt
式中， R2C1 为微分电路的时间常数。若选用集成运放的最大输出电压为UOM ,
式中，Auf = 1+ RF / R1 为同相比例放大电路的电压增益。同样要求 Auf 必须小于 3， 电路才能稳定工作，当 f = fo 时，带通滤波器具有最大电压增益 Auo ，其值为：
Auo = Auf / (3 − Auf )
10. 二阶带阻滤波电路
二阶带阻滤波电路如图 10 所示，
C1
1nF R1
_
图 15 全波整流电路是一种对交流整流的电路，能够把交流转换成单一方向电 流，最少由两个整流器合并而成，一个负责正方向，一个负责负方向，最典 型的全波整流电路是由四个二极管组成的整流桥，一般用于电源的整流。 全波整流输出电压的直流成分（较半波）增大，脉动程度减小，但变压器需 要中心抽头、制造麻烦，整流二极管需承受的反向电压高，故一般适用于要 求输出电压不太高的场合。
R1 10kΩ
4 2
12 V
U1A 1
3
8 TL082CD
R3 9kΩ
V2 12 V
D2 1N4148
XSC1
A +_
经典运放电路分析(经典)
从虚断，虚短分析基本运放电路之杨若古兰创作运算放大器构成的电路八门五花，令人目炫瞭乱，是模拟电路中进修的重点.在分析它的工作道理时倘没有捉住核心，常常令人头大.为此本人特搜罗天下运放电路之利用，来个“庖丁解牛”，但愿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，不过是先给电路来个定性，比方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……最初先生常常得出如许一个印象：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，教各位战无不堪的两招，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”，不过要把它应用得出神入化，就要有较深厚的功底了. 虚短和虚断的概念因为运放的电压放大倍数很大，普通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无限的，普通在 10 V～14 V.是以运放的差模输入电压缺乏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形态时，可把两输入端视为等电位，这一特性称为虚伪短路，简称虚短.明显不克不及将两输入端真正短路. 因为运放的差模输入电阻很大，普通通用型运算放大器的输入电阻都在1MΩ以上.是以流入运放输入端的电流常常缺乏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形态时，可以把两输入端视为等效开路，这一特性称为虚伪开路，简称虚断.明显不克不及将两输入端真正断路. 在分析运放电路工作道理时，首先请各位临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……临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﹔也请各位临时不要理会输入偏置电流、共模按捺比、失调电压等电路参数，这是设计者要考虑的事情.我们理解的就是理想放大器（其实在维修中和大多数设计过程中，把实际放大器当做理想放大器来分析也不会有成绩）. 好了，让我们抓过两把“板斧”------“虚短”和“虚断”，开始“庖丁解牛”了.1）反向放大器：图1图一运放的同向端接地=0V，反向端和同向端虚短，所以也是0V，反向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R2相当因而串联的，流过一个串联电路中的每一只组件的电流是不异的，即流过R1的电流和流过R2的电流是不异的.流过R1的电流：I1 = (Vi - V-)/R1 ………a流过R2的电流：I2 = (V- - Vout)/R2 ……bV- = V+ = 0 ………………cI1 = I2 ……………………d求解上面的初中代数方程得Vout = (-R2/R1)*Vi这就是传说中的反向放大器的输入输出关系式了.2）同向放大器：图2图二中Vi与V-虚短，则 Vi = V- ……a因为虚断，反向输入端没有电流输入输出，通过R1和R2 的电流相等，设此电流为I，由欧姆定律得：I = Vout/(R1+R2) ……bVi等于R2上的分压，即：Vi = I*R2 ……c由abc式得Vout=Vi*(R1+R2)/R2 这就是传说中的同向放大器的公式了.3）加法器1：图3图三中，由虚短知： V- = V+ = 0 ……a由虚断及基尔霍夫定律知，通过R2与R1的电流之和等于通过R3的电流，故(V1 – V-)/R1 + (V2 – V-)/R2 = (V- –Vout)/R3 ……b代入a式，b式变成V1/R1 + V2/R2 = Vout/R3 如果取R1=R2=R3，则上式变成-Vout=V1+V2，这就是传说中的加法器了.4）加法器2：图4请看图四.因为虚断，运放同向端没有电流流过，则流过R1和R2的电流相等，同理流过R4和R3的电流也相等.故 (V1 – V+)/R1 = (V+ - V2)/R2 ……a(Vout – V-)/R3 = V-/R4 ……b由虚短知： V+ = V- ……c 如果R1=R2，R3=R4，则由以上式子可以推导出V+ = (V1 + V2)/2 V- = Vout/2 故 Vout = V1 + V2 也是一个加法器，呵呵！5）减法器图5图五由虚断知，通过R1的电流等于通过R2的电流，同理通过R4的电流等于R3的电流，故有 (V2 –V+)/R1 = V+/R2 ……a(V1 – V-)/R4 = (V- - Vout)/R3 ……b如果R1=R2，则V+ = V2/2 ……c如果R3=R4，则V- = (Vout + V1)/2 ……d由虚短知 V+ = V- ……e所以 Vout=V2-V1 这就是传说中的减法器了.6）积分电路：图6图六电路中，由虚短知，反向输入端的电压与同向端相等，由虚断知，通过R1的电流与通过C1的电流相等.通过R1的电流 i=V1/R1通过C1的电流i=C*dUc/dt=-C*dVout/dt所以 Vout=((-1/(R1*C1))∫V1dt 输出电压与输入电压对时间的积分成反比,这就是传说中的积分电路了.若V1为恒定电压U，则上式变换为Vout = -U*t/(R1*C1) t 是时间，则Vout 输出电压是一条从0至负电源电压按时间变更的直线.7）微分电路：图7图七中由虚断知，通过电容C1和电阻R2的电流是相等的，由虚短知，运放同向端与反向端电压是相等的.则： Vout = -i * R2 = -(R2*C1)dV1/dt这是一个微分电路.如果V1是一个突然加入的直流电压，则输出Vout对应一个方向与V1相反的脉冲.8）差分放大电路图8由虚短知Vx = V1 ……aVy = V2 ……b由虚断知，运放输入端没有电流流过，则R1、R2、R3可视为串联，通过每一个电阻的电流是不异的，电流I=(Vx-Vy)/R2 ……c则： Vo1-Vo2=I*(R1+R2+R3) = (Vx-Vy)(R1+R2+R3)/R2 ……d由虚断知，流过R6与流过R7的电流相等,若R6=R7，则Vw = Vo2/2 ……e 同理若R4=R5，则Vout – Vu = Vu – Vo1，故Vu = (Vout+Vo1)/2 ……f 由虚短知，Vu = Vw ……g由efg得 Vout = Vo2 –Vo1 ……h由dh得 Vout = (Vy –Vx)(R1+R2+R3)/R2 上式中(R1+R2+R3)/R2是定值，此值确定了差值(Vy –Vx)的放大倍数.这个电路就是传说中的差分放大电路了.9）电流检测：图9分析一个大家接触得较多的电路.很多控制器接受来自各种检测仪表的0~20mA或4~20mA电流，电路将此电流转换成电压后再送ADC转换成数字旌旗灯号，图九就是如许一个典型电路.如图4~20mA电流流过采样100Ω电阻R1，在R1上会发生0.4~2V的电压差.由虚断知，运放输入端没有电流流过，则流过R3和R5的电流相等，流过R2和R4的电流相等.故：(V2-Vy)/R3 = Vy/R5 ……a(V1-Vx)/R2 = (Vx-Vout)/R4 ……b由虚短知：Vx = Vy ……c电流从0~20mA变更，则V1 = V2 + (0.4~2) ……d由cd式代入b式得(V2 + (0.4~2)-Vy)/R2 = (Vy-Vout)/R4 ……e如果R3=R2，R4=R5，则由e-a得Vout = -(0.4~2)R4/R2 ……f图九中R4/R2=22k/10k=2.2，则f式Vout = -(0.88~4.4)V，即是说，将4~20mA电流转换成了-0.88 ~ -4.4V电压，此电压可以送ADC去处理.注：若将图九电流反接既得 Vout = +(0.88~4.4)V，10）电压电流转换检测：图10电流可以转换成电压，电压也能够转换成电流.图十就是如许一个电路.上图的负反馈没有通过电阻直接反馈，而是串联了三极管Q1的发射结，大家可不要觉得是一个比较器就是了.只如果放大电路，虚短虚断的规律仍然是符合的！由虚断知，运放输入端没有电流流过，则 (Vi – V1)/R2 = (V1 –V4)/R6 ……a 同理 (V3 – V2)/R5 =V2/R4 ……b 由虚短知 V1 = V2 ……c 如果R2=R6，R4=R5，则由abc式得V3-V4=Vi 上式说明R7两端的电压和输入电压Vi相等，则通过R7的电流I=Vi/R7，如果负载RL<<100KΩ，则通过Rl 和通过R7的电流基底细同.11）传感器检测：图11来一个复杂的，呵呵！图十一是一个三线制PT100前置放大电路.PT100传感器引出三根材质、线径、长度完整不异的线，接法如图所示.有2V的电压加在由R14、R20、R15、Z1、PT100及其线电阻构成的桥电路上.Z1、Z2、Z3、D11、D12、D83及各电容在电路中起滤波和呵护感化，静态分析时可不予理会，Z1、Z2、Z3可视为短路，D11、D12、D83及各电容可视为开路.由电阻分压知，V3=2*R20/(R14+20)=200/1100=2/11 ……a由虚短知，U8B第6、7脚电压和第5脚电压相等V4=V3 ……b由虚断知，U8A第2脚没有电流流过，则流过R18和R19上的电流相等. (V2-V4)/R19=(V5-V2)/R18 ……c由虚断知，U8A第3脚没有电流流过，V1=V7 ……d 在桥电路中R15和Z1、PT100及线电阻串联，PT100与线电阻串联分得的电压通过电阻R17加至U8A 的第3脚，V7=2*(Rx+2R0)/(R15+Rx+2R0) …..e由虚短知，U8A第3脚和第2脚电压相等，V1=V2 ……f由abcdef得， (V5-V7)/100=(V7-V3)/2.2 化简得 V5=(102.2*V7-100V3)/2.2 即 V5=204.4(Rx+2R0)/(1000+Rx+2R0) –200/11 ……g上式输出电压V5是Rx的函数我们再看线电阻的影响.Pt100最下端线电阻上发生的电压降经过两头的线电阻、Z2、R22，加至U8C的第10脚，由虚断知，V5=V8=V9=2*R0/(R15+Rx+2R0) ……a(V6-V10)/R25=V10/R26 ……b由虚短知，V10=V5 ……c由式abc得 V6=(102.2/2.2)V5=204.4R0/[2.2(1000+Rx+2R0)] ……h由式gh构成的方程组知，如果测出V5、V6的值，就可算出Rx及R0，晓得Rx，查pt100分度表就晓得温度的大小了.。
基本运放电路
基本运放电路
基本运放电路通常包括反馈电路和放大器电路。
下面是几种常见的基本运放电路：
反向放大器电路：反向放大器电路是最常见的运放电路之一，它通常用于放大输入信号。
该电路的输出信号与输入信号的极性相反。
电路的反馈电阻连接到运放的输出端，而输入信号连接到运放的反向输入端。
这种电路的放大倍数等于反馈电阻和输入电阻的比值。
非反向放大器电路：非反向放大器电路也是一种常见的运放电路，通常用于放大输入信号。
该电路的输出信号与输入信号的极性相同。
电路的反馈电阻连接到运放的非反向输入端，而输入信号连接到运放的反向输入端。
这种电路的放大倍数等于1加上反馈电阻和输入电阻的比值。
比较器电路：比较器电路用于比较两个输入信号的大小。
如果非反向输入端的电压高于反向输入端的电压，输出信号将是正的。
否则，输出信号将是负的。
滤波器电路：滤波器电路用于滤除输入信号中的特定频率分量。
有两种基本类型的滤波器：低通滤波器和高通滤波器。
低通滤波器允许低频信号通过，但阻止高频信号通过。
高通滤波器则是相反的，允许高
频信号通过，但阻止低频信号通过。
这些是基本的运放电路，它们可以组合使用以创建更复杂的电路。
比较器运放电路
比较器运放电路
比较器运放电路是一种常见的电子电路，它的主要作用是将输入信号与参考电平进行比较，并输出相应的电平信号。
比较器运放电路主要由比较器、运放、反馈电路和电源等组成。
比较器是比较器运放电路的核心部件，它可以将输入信号与参考电平进行比较，并输出高电平或低电平信号。
运放则是比较器运放电路的放大器，它可以将输入信号进行放大，并输出到后续电路中。
反馈电路则可以控制运放的放大倍数，从而使得比较器运放电路具有更高的稳定性和精确度。
电源则是比较器运放电路的能量来源，它可以为电路提供所需的电压和电流。
比较器运放电路在实际应用中有着广泛的用途，例如用于模拟信号处理、数字信号处理、自动控制系统等领域。
同时，比较器运放电路也是电子工程师和电子爱好者必备的基础知识之一。
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几种运算放大器(比较器)及经典电路的简单分析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”，希望各位从事电路板维修的同行，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！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。
我们理解的就是理想放大器（其实在维修中和大多数设计过程中，把实际放大器当做理想放大器来分析也不会有问题）。
好了，让我们抓过两把“板斧”------“虚短”和“虚断”，开始“庖丁解牛”了。
(原文件名:1.jpg)引用图片图一运放的同向端接地=0V，反向端和同向端虚短，所以也是0V，反向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R2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R2的电流是相同的。
流过R1的电流I1 = (Vi - V-)/R1 ……a 流过R2的电流I 2 = (V- - Vout)/R2 ……b V- = V+ = 0 ……c I1 = I2 ……d 求解上面的初中代数方程得Vout = (-R 2/R1)*Vi 这就是传说中的反向放大器的输入输出关系式了。
(原文件名:2.jpg)引用图片图二中Vi与V-虚短，则 Vi = V- ……a 因为虚断，反向输入端没有电流输入输出，通过R1和R2 的电流相等，设此电流为I，由欧姆定律得：I = Vout/(R1+R2) ……b Vi等于R2上的分压，即：Vi = I*R 2 ……c 由abc式得Vout=Vi*(R1+R2)/R2 这就是传说中的同向放大器的公式了。
也相等。
故 (V1 – V+)/R1 = (V+ - V2)/R2 ……a (Vout – V-)/R3 = V-/R4 ……b 由虚短知： V+ = V- ……c 如果R1=R2，R3=R4，则由以上式子可以推导出 V+ = (V1 + V2)/2 V- = Vout/2 故 Vout = V1 + V2 也是一个加法器，呵呵！(原文件名:5.jpg)引用图片图五由虚断知，通过R1的电流等于通过R2的电流，同理通过R4的电流等于R3的电流，故有 (V2 – V+) /R1 = V+/R2 ……a (V1 – V-)/R4 = (V- - Vout)/R3 ……b 如果R1=R2，则V+ = V2/2 ……c 如果R 3=R4，则V- = (Vout + V1)/2 ……d 由虚短知 V+ = V- ……e 所以 Vout=V2-V1 这就是传说中的减法器了。
(原文件名:6.jpg)引用图片图六电路中，由虚短知，反向输入端的电压与同向端相等，由虚断知，通过R1的电流与通过C1的电流相等。
通过R1的电流 i=V1/R1 通过C1的电流i=C*dUc/dt=-C*dVout/dt 所以 Vout=((-1/(R1*C1))∫V1dt 输出电压与输入电压对时间的积分成正比,这就是传说中的积分电路了。
若V1为恒定电压U，则上式变换为Vout = -U*t/(R1*C1) t 是时间，则Vout输出电压是一条从0至负电源电压按时间变化的直线。
(原文件名:7.jpg)引用图片图七中由虚断知，通过电容C1和电阻R2的电流是相等的，由虚短知，运放同向端与反向端电压是相等的。
则： Vout = -i * R2 = -(R2*C1)dV1/dt 这是一个微分电路。
如果V1是一个突然加入的直流电压，则输出Vout对应一个方向与V1相反的脉冲。
(原文件名:8.jpg)引用图片图八.由虚短知Vx = V1 ……a Vy = V2 ……b 由虚断知，运放输入端没有电流流过，则R1、R2、R3可视为串联，通过每一个电阻的电流是相同的，电流I=(Vx-Vy)/R2 ……c 则： Vo1-Vo2=I*(R1+R2+R3) = (V x-Vy)(R1+R2+R3)/R2 ……d 由虚断知，流过R6与流过R7的电流相等,若R6=R7，则Vw = Vo2/2 ……e 同理若R4=R5，则Vout – Vu = Vu – Vo1，故Vu = (Vout+Vo1)/2 ……f 由虚短知，Vu = Vw ……g 由efg得 Vout = Vo2 –Vo1 ……h 由dh得 Vout = (Vy –Vx)(R1+R2+R3)/R2 上式中(R1+R2+R3)/R2是定值，此值确定了差值(Vy –Vx)的放大倍数。
这个电路就是传说中的差分放大电路了。
(原文件名:9.jpg)引用图片分析一个大家接触得较多的电路。
很多控制器接受来自各种检测仪表的0~20mA或4~20mA电流，电路将此电流转换成电压后再送ADC转换成数字信号，图九就是这样一个典型电路。
如图4~20mA电流流过采样10 0Ω电阻R1，在R1上会产生0.4~2V的电压差。
由虚断知，运放输入端没有电流流过，则流过R3和R5的电流相等，流过R2和R4的电流相等。
故： (V2-Vy)/R3 = Vy/R5 ……a (V1-Vx)/R2 = (Vx-Vout)/R4 ……b 由虚短知：Vx = Vy ……c 电流从0~20mA变化，则V1 = V2 + (0.4~2) ……d 由cd式代入b式得(V2 + (0.4~2)-Vy)/R2 = (Vy-Vout)/R4 ……e 如果R3=R2，R4=R5，则由e-a得Vout = -(0.4~2)R4/R2 ……f 图九中R4/R2=22k/10k=2.2，则f式Vout = -(0.88~4.4)V，即是说，将4~20mA电流转换成了-0.88 ~ -4.4V电压，此电压可以送ADC去处理。
(原文件名:10.jpg)引用图片电流可以转换成电压，电压也可以转换成电流。
图十就是这样一个电路。
上图的负反馈没有通过电阻直接反馈，而是串联了三极管Q1的发射结，大家可不要以为是一个比较器就是了。
只要是放大电路，虚短虚断的规律仍然是符合的！由虚断知，运放输入端没有电流流过，则 (Vi – V1)/R2 = (V1 –V4)/R6 ……a同理 (V3 –V2)/R5 = V2/R4 ……b由虚短知V1 = V2 ……c如果R2=R6，R4=R5，则由abc式得V3-V4=Vi上式说明R7两端的电压和输入电压Vi相等，则通过R7的电流I=Vi/R7，如果负载RL<<100KΩ，则通过R l和通过R7的电流基本相同。
(原文件名:11.jpg)引用图片来一个复杂的，呵呵！图十一是一个三线制PT100前置放大电路。
PT100传感器引出三根材质、线径、长度完全相同的线，接法如图所示。
有2V的电压加在由R14、R20、R15、Z1、PT100及其线电阻组成的桥电路上。
Z1、Z2、Z3、D11、D12、D83及各电容在电路中起滤波和保护作用，静态分析时可不予理会，Z1、Z2、Z3可视为短路，D11、D12、D83及各电容可视为开路。
由电阻分压知，V3=2*R20/(R14+20)=200/1100=2/11 ……a 由虚短知，U8B第6、7脚电压和第5脚电压相等V4=V3 ……b 由虚断知，U8A第2脚没有电流流过，则流过R18和R19上的电流相等。
(V2-V4)/R19=(V5-V2)/R18 ……c 由虚断知，U8A第3脚没有电流流过，V1=V7 ……d 在桥电路中R15和Z1、PT100及线电阻串联，PT100与线电阻串联分得的电压通过电阻R17加至U8A的第3脚，V7=2*(Rx+2R0)/(R15+Rx+2R0) …..e 由虚短知，U8A第3脚和第2脚电压相等，V1=V2 ……f 由abcdef得， (V5-V7)/100=(V7-V3)/2.2 化简得V5=(102.2*V7-100V3)/2.2 即 V5=204.4(Rx+2R0)/(1000+Rx+2R0) –200/11 ……g 上式输出电压V5是Rx的函数我们再看线电阻的影响。
Pt100最下端线电阻上产生的电压降经过中间的线电阻、Z2、R22，加至U8C的第10脚，由虚断知，V5=V8=V9=2*R0/(R15+Rx+2R0) ……a (V6-V10)/R25=V10/R26 ……b 由虚短知，V10=V5 ……c 由式abc得V6=(102.2/2.2)V5=204.4R0/[2.2(1000+Rx+2R0)] ……h 由式gh组成的方程组知，如果测出V5、V6的值，就可算出Rx及R0，知道Rx，查pt100分度表就知道温度的大小了。
LM339集成块内部装有四个独立的电压比较器，该电压比较器的特点是：1）失调电压小，典型值为2mV；2）电源电压范围宽，单电源为2-36V，双电源电压为±1V-±18V；3）对比较信号源的内阻限制较宽；4）共模范围很大，为0~（Ucc-1.5V）Vo；5）差动输入电压范围较大，大到可以等于电源电压；6）输出端电位可灵活方便地选用。