运放7大经典电路分析
经典运放电路分析
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。
十种运放精密全波整流电路
十种运放精密全波整流电路图中精密全波整流电路的名称,纯属本人命的名,只是为了区分;除非特殊说明,增益均按1设计.图1是最经典的电路,优点是可以在电阻R5上并联滤波电容.电阻匹配关系为R1=R2,R4=R5=2R3;可以通过更改R5来调节增益图2优点是匹配电阻少,只要求R1=R2图3的优点是输入高阻抗,匹配电阻要求R1=R2,R4=2R3图4的匹配电阻全部相等,还可以通过改变电阻R1来改变增益.缺点是在输入信号的负半周,A1的负反馈由两路构成,其中一路是R5,另一路是由运放A2复合构成,也有复合运放的缺点.图5 和图6 要求R1=2R2=2R3,增益为1/2,缺点是:当输入信号正半周时,输出阻抗比较高,可以在输出增加增益为2的同相放大器隔离.另外一个缺点是正半周和负半周的输入阻抗不相等,要求输入信号的内阻忽略不计图7正半周,D2通,增益=1+(R2+R3)/R1;负半周增益=-R3/R2;要求正负半周增益的绝对值相等,例如增益取2,可以选R1=30K,R2=10K,R3=20K图8的电阻匹配关系为R1=R2图9要求R1=R2,R4可以用来调节增益,增益等于1+R4/R2;如果R4=0,增益等于1;缺点是正负半波的输入阻抗不相等,要求输入信号的内阻要小,否则输出波形不对称.图10是利用单电源运放的跟随器的特性设计的,单电源的跟随器,当输入信号大于0时,输出为跟随器;当输入信号小于0的时候,输出为0.使用时要小心单电源运放在信号很小时的非线性.而且,单电源跟随器在负信号输入时也有非线性.图7,8,9三种电路,当运放A1输出为正时,A1的负反馈是通过二极管D2和运放A2构成的复合放大器构成的,由于两个运放的复合(乘积)作用,可能环路的增益太高,容易产生振荡.精密全波电路还有一些没有录入,比如高阻抗型还有一种把A2的同相输入端接到A1的反相输入端的,其实和这个高阻抗型的原理一样,就没有专门收录,其它采用A1的输出只接一个二极管的也没有收录,因为在这个二极管截止时,A1处于开环状态.结论:虽然这里的精密全波电路达十种,仔细分析,发现优秀的并不多,确切的说只有3种,就是前面的3种.图1的经典电路虽然匹配电阻多,但是完全可以用6个等值电阻R实现,其中电阻R3可以用两个R并联.可以通过R5调节增益,增益可以大于1,也可以小于1.最具有优势的是可以在R5上并电容滤波.图2的电路的优势是匹配电阻少,只要一对匹配电阻就可以了.图3的优势在于高输入阻抗.其它几种,有的在D2导通的半周内,通过A2的复合实现A1的负反馈,对有些运放会出现自激. 有的两个半波的输入阻抗不相等,对信号源要求较高.两个单运放型虽然可以实现整流的目的,但是输入\输出特性都很差.需要输入\输出都加跟随器或同相放大器隔离.各个电路都有其设计特色,希望我们能从其电路的巧妙设计中,吸取有用的.例如单电源全波电路的设计,复合反馈电路的设计,都是很有用的设计思想和方法,如果能把各个图的电路原理分析并且推导每个公式,会有受益的。
运放常用电路
运放常用电路运放是一种重要的电子元器件，它可以被应用于各种领域，包括放大、滤波、计算、比较、振荡等等。
在实际应用中，运放常用电路有很多种，下面我们来了解一些常见的运放电路。
1. 基本放大电路基本放大电路是运放应用中最基本的电路之一，它可以实现信号的放大。
它由一个运放、两个电阻和一个输入信号源组成。
其中一个电阻与输入信号源串联，另一个电阻与运放的负输入端和输出端串联，正输入端接地。
基本放大电路的放大倍数由两个电阻的比值决定，可以通过改变电阻值来实现放大倍数的调节。
2. 反馈放大电路反馈放大电路是一种通过反馈来控制放大倍数的电路。
它由一个运放、两个电阻和一个反馈电阻组成。
其中一个电阻与输入信号源串联，另一个电阻与运放的负输入端和反馈电阻串联，正输入端接地。
反馈电阻的作用是将输出信号反馈到运放的负输入端，从而使运放输出稳定，放大倍数受到控制。
3. 滤波电路滤波电路是一种可以滤除不需要的频率成分的电路。
它由一个运放、电容和电阻组成。
其中一个电阻和一个电容串联，另一个电阻与运放的负输入端和输出端串联，正输入端接地。
滤波电路可以分为低通滤波电路和高通滤波电路两种，具体的滤波效果取决于电容和电阻的数值。
4. 比较电路比较电路是一种可以比较两个输入信号大小的电路。
它由一个运放、两个输入信号和一个参考电压源组成。
其中一个输入信号与参考电压源相比较，另一个输入信号与运放的正输入端相连。
当参考电压大于输入信号时，输出为正电压；当参考电压小于输入信号时，输出为负电压。
5. 振荡电路振荡电路是一种可以产生周期性信号的电路。
它由一个运放、电容和电阻组成。
其中一个电容和一个电阻串联，另一个电阻与运放的正输入端和输出端串联，负输入端接地。
振荡电路可以分为正弦波振荡电路和方波振荡电路两种，具体的振荡频率和波形取决于电容和电阻的数值。
以上是常见的五种运放常用电路，它们都有各自不同的应用场景和特点。
在实际应用中，我们可以根据需要选择不同的运放电路来实现特定的功能。
运放典型应用电路
运放典型应用电路1. 什么是运放运放，全称为运算放大器（Operational Amplifier），是一种集成电路器件，在电子领域中广泛应用于各种信号放大、滤波、模拟计算和电压比较等电路中。
运放具有高增益、高输入阻抗、低输出阻抗等特点，可以将微弱的输入信号放大到合适的幅度，以满足电子系统对信号处理的要求。
2. 运放典型应用电路2.1 非反馈式放大器非反馈式放大器是最简单的运放应用之一，也被称为差动放大器。
它由两个输入端和一个输出端组成，通过将信号输入到一个输入端，而另一个输入端接地，可以实现信号的放大。
非反馈式放大器的放大倍数由运放内部的放大倍数决定，一般为几十到几百倍。
非反馈式放大器的电路连接如下：Vcc+---------------+| |Vin -| || 运放 |---- VoutGnd -| || |+---------------+2.2 反相放大器反相放大器是运放应用电路中最常见的一种。
通过改变电路的输入连接方式，可以实现输入信号的放大和反向输出。
反相放大器电路可以提供高电压增益，并且具有输入阻抗高、输出阻抗低的特点。
反相放大器的电路连接如下：Vcc+---------------+| |Vin -| R1 || 运放 |-- VoutGnd -| || R2 || |+---------------+2.3 非反相放大器非反相放大器也是一种常见的运放应用电路，它与反相放大器类似，都是通过改变输入连接方式实现输入信号的放大。
非反相放大器的特点是非反向输出，电路增益为正值。
非反相放大器的电路连接如下：Vcc+---------------+| |Vin --| || R1 || 运放 |-- VoutGnd --| || R2 || |+---------------+2.4 电压跟随器电压跟随器也是一种重要的运放应用电路，它主要用于提供电压输出时阻抗的改变。
通过将信号输入到运放的非反向输入端，输出与输入保持一致，起到隔离输入与输出的作用。
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。
运算放大器详细的应用电路(很详细)
积分电路的其它用途：
去除高频干扰
将方波变为三角波
移相
在模数转换中将电压量变为时间量
§8.3?积分电路和微分电路
8.3.2?微分电路
微分实验电路
把三角波变为方波
（Vi：三角波，频率 1KHz，幅度 0.2V）
输入正弦波
（Vi：正弦波，频率 1KHz，幅度 0.2V）
思考：输入信号与输出信号间的相位关系？
根据与 R1?、Rf?的关系，集成运放两输入端外接电阻的对称条件。
计算出：R=3979Ω?取 R=3.9KΩ 2．根据Ｑ值求和，因为时，根据与、的关系，集成运放两输入端外接电阻的对称条件
例题 1 仿真结果 例题与习题 2 LPF 例题与习题 2 仿真结果 例题与习题 3 HPF 例题与习题 3 仿真结果 例题与习题 4 例题与习题 4 仿真结果 vo1:红色 vo?:蓝色
、
e.?全通滤波器(APF)?
4.?按频率特性在截止频率 fp 附近形状的不同可分为 Butterworth,?Chebyshev?和?Bessel 等。 理想有源滤波器的频响： 滤波器的用途 滤波器主要用来滤除信号中无用的频率成分，例如，有一个较低频率的信号，其中包含一些较高频率成分的
干扰。滤波过程如图所示。 §8.6?有源滤波电路 8.6.2?低通滤波电路?(LPF) 低通滤波器的主要技术指标
组成：简单 RC 滤波器同相放大器特点：│Avp?│>0，带负载能力强缺点：阻带衰减太慢，选择性较差。 二.?性能分析
有源滤波电路的分析方法: 1.电路图→电路的传递函数 Av(s)→频率特性 Av(jω) 2.?根据定义求出主要参数 3.?画出电路的幅频特性 一阶 LPF 的幅频特性: 8.6.2.2?简单二阶?LPF
运放积分电路分析
运放积分电路分析运放（OperationalAmplifier，简称 OP-AMP）是一种大型集成电路，它可以把小电压和小电流转换为大电压和大电流，从而经常被应用于电子电路的增益、滤波和模拟量转换等方面。
本文将介绍运放积分电路的基本构成、原理以及其在实际应用中的优点和缺点等内容。
1.放积分电路的基本构成运放积分电路是在三极管基础上构建的，其结构主要有输入放大器、积分放大器、输出节流器、增益控制电路、稳压源等部分组成。
它能够实现输入信号的加大，同时也能实现对输入信号的滤波和积分功能。
2.作原理运放积分电路的基本原理是输入端的输入信号通过积分放大器实现对输入信号的积分，然后再经过输出放大器放大后供给给负载，这一过程能够实现信号加大。
另外，运放积分电路还有滤波功能，能够连续或间歇滤除非理想信号中的噪声或影响信号的变量。
3.际应用运放积分电路的优点在于它具有非常高的增益和滤波能力，因而常被应用于电子电路的增益、滤波和模拟量转换等方面。
运用运放积分电路的实际应用包括电动机的速度控制，如舵机控制、磁铁控制、步进电机等；电流测量，如采样放大电路、精密电流测量等；电压测量，如开环精密放大器、传感器信号放大器等；测温，如压力传感器等；以及滤波，如低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器等。
4.限性尽管运放积分电路具有众多优点，但它也有一些缺点需要认识。
这些缺点包括：（1）由于输入信号处理后输出信号改变，可能导致采样出错；（2）外部避免电容不能完全抵消，因而可能影响稳定性；（3）增益带宽比较小，容易受到环境参数的影响；（4）输入端受到外界干扰时，会影响输出信号的精度和质量；（5）具有较高的漫射、杂散电容，因而会降低系统的动态表现能力等。
综上所述，运放积分电路的使用有着很多优点，能够实现输入信号的加大、滤波和积分功能，因而是众多电子电路中的重要组件。
但它也存在一定局限，因此在应用运放积分电路时，需要对其具体应用场景进行全面分析，以便在尽可能削减成本的情况下发挥最大效果。
运放电路解析及设计
第四章 集成运算放大器及信号处理电路
4.2
集成运算放大器的线性应用
4.2.1 反相比例运算电路 4.2.2 同相比例运算电路 4.2.3 差分比例运算电路
退出
第四章 集成运算放大器及信号处理电路
4.2.1
反相比例运算电路
输入电压uI经电阻R1加到集成运放的反相输入端， 其同相输入端经电阻R2接地，输出电压uO经RF接 回到反相输入端。通常选择R2的阻值为
(3) 反相比例运算电路的输入电阻不高，等于R1，输出电阻 很低。
第四章 集成运算放大器及信号处理电路
4.2.2
同相比例运算电路
输入电压 uI 经电阻 R2 加到集成运放的同相输入端， 输出电压 uO 和输入信号 uI 同相，反相输入端经电 阻R1接地，输出电压uO经RF接回到反相输入端。 R2的阻值仍应为：R2＝ R1 // RF 因为“虚短” 因为“虚断”，所以
差模输入电阻rid＝∞； 输出电阻ro＝0； 共模抑制比KCMR＝∞； -3dB带宽fH＝∞； 输入失调电压UIO、失调电流IIO、输入偏置电流IIB以 及他们的温漂均为零等等。
第四章 集成运算放大器及信号处理电路
4.1.2
集成运算放大器在线性状态下的工作
当工作在线性区时，集成运放的输出电压与两 个输入端的电压之间存在着线性放大关系，即
= R1 // R2 // R3 // RF RI
(4.2.10)
第四章 集成运算放大器及信号处理电路
由于“虚断”，i- ＝ 0，因此
i1 + i2 + i3 = iF
又因集成运放的反相输入端“虚地”，故上式可写 为 则输出电压为 u I 1 + u I 2 + u I 3 = − uo
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运放7大经典电路分析
1
运放在有源滤波中的应用
上图是典型的有源滤波电路（赛伦-凯电路，是巴特沃兹电路的一种）。
有源滤波的好处是可以让大于截止频率的信号更快速的衰减，而且滤波特性对电容、电阻的要求不高。
该电路的设计要点是：在满足合适的截止频率的条件下，尽可能将R233和R230的阻值选一致，C50和C201的容量大小选取一致（两级RC电路的电阻、电容值相等时，叫赛伦凯电路），这样就可以在满足滤波性能的情况下，将器件的种类归一化。
其中电阻R280是防止输入悬空，会导致运放输出异常。
滤波最常用的3种二阶有源低通滤波电路为：巴特沃兹，单调下降，曲线平坦最平滑；
巴特沃兹低通滤波中用的最多的是赛伦凯乐电路，即仿真的该电路。
一个滤波器，要知道其截至频率是多少，或者能写出传递函数和频率响应也可以。
如果该滤波器还有放大功能，要知道该滤波器的增益是多少。
当两级RC电路的电阻、电容值相等时，叫赛伦凯电路，在二阶有源电路中引入一个负反馈，目的是使输出电压在高频率段迅速下降。
二阶有源低通滤波电路的通带放大倍数为 1+Rf/R1 ，与一阶低通滤波电路相同；
截止频率为
注明，m的单位为欧姆， N的单位为 u 所以计算得出截止频率为
切比雪夫，迅速衰减，但通带中有纹波；
贝塞尔（椭圆），相移与频率成正比，群延时基本是恒定。
2
运放在电压比较器中的应用
电压比较
上图是典型信号转换电路，将输入的交流信号，通过比较器LM393，将其转化为同频率的方波信号（存在反相，让软件处理一下就可以），该电路在交流信号测频中广泛使用。
该电路实际上是过零比较器和深度放大电路的结合。
将输出进行（1+R292/R273）倍的放大，放大倍数越高，方波的上升边缘越陡峭。
该电路中还有一个关键器件的阻值要注意，那就是R275，R275决定了方波的上升速度。
3
恒流源电路的设计
如图所示，恒流原理分析过程如下：
U5B（上图中下边的运放）为电压跟随器，故V1=V4;
由运算放大器的虚短原理，对于运放U4A（上图中上边的运放）有：
V3=V5；
有以上等式组合运算得：
当参考电压Vref固定为1.8V时，电阻R30为3.6,电流恒定输出0.5mA。
该恒流源电路可以设计出其他电流的恒流源，其基本思路就是：所有的电阻都需要采用高精度电阻，且阻值一致，用输入的参考电压（用专门的参考电压芯片）比上阻值，就是获得的输出电流。
但在实际使用中，为了保护恒流源电路，一般会在输出端串一只二极管和一只电阻，这样做的好处第一是防止外界的干扰会进入恒流源电路，导致恒流源电路的损坏，二是可以防止外界负载短路时，不至于对恒流源电路造成损坏。
4
整流电路中的应用
整流电路
上述电路是一个整流电路，将输入的一定频率的脉冲整流成固定的电平电压，再用此电压控制4-20mA电流的输出电流。
该电路功能类似一些DAC 功能的接口。
5
热电阻测量电路
热电阻测量电路
上图的电路是典型的热电阻/电偶的测量电路，其测量思路为：将1-10mA 的恒流源加于负载，将会在负载上产生一定的电压，将该电压进行有源滤波处理，处理后在进行信号的调整（信号放大或衰减），最后将信号送入ADC接口。
该电路应用时，要注意在输入端施加保护，可以并TVS，但要注意节电容对测量精度的影响，当然，如果在一些低成本场合，上述电路图可简化为下电路。
热电阻测量简化电路
6
电压跟随器
在运放的使用中，电压跟随器是一种常见的应用，该电路的好处是：一是减小负载对信号源的影响；二是提高信号带负载的能力。
电压跟随器
上图是运用运放实现了电阻分压的功能，首先用电阻获得需要输出的电压，然后用运放对该电压进行跟随，提高其输出能力。
7
单电源的应用
在运放的实际使用，我们一般为了保持运放的频率特性，一般都采用双电源供电，但有的时候在实际使用，我们只有单电源的情况，也能实现运放的正常工作。
首先我们运用运放跟随电路，实现一个VCC/2的分压:
分压电路
当然，如果在要求不是很高的场合，我们可以直接电阻分压，获得
+VCC/2，但由于电阻分压的特性所在，其动态的响应速度会非常慢，请谨慎使用。
获得+VCC/2后，我们可以用单电源实现信号放大功能，如下图：
单电源的应用
该电路中 R66=R67//R68，信号的输出增益G=-R67/R68 。
具体应用如下图：运放为单+5V_AD供电，AD芯片的电压是3.3V（基准电压芯片REF3033得到），该3.3V再电阻分压和经过运放跟随后得到1.65V，给到运放的同相输入端
单电源差分输入并放大的应用
附：运放的应用要点。