電子設(shè)計(jì)創(chuàng)新訓(xùn)練(基礎(chǔ))第二章 運(yùn)算放大器應(yīng)用

1、第二章 運(yùn)算放大器應(yīng)用 運(yùn)算放大器是智能測(cè)控電子產(chǎn)品不可缺少的基本電路。根據(jù)實(shí)際儀器設(shè)備的功能與要求的不同，對(duì)放大器也有不同的要求，如增益的高低，失調(diào)的大小，頻帶的寬窄，輸入阻抗的高低，供電范圍的大小等等。而實(shí)際上，放大器的參數(shù)遠(yuǎn)不止這些，要選擇合適的運(yùn)算放大器，應(yīng)該對(duì)它的主要指標(biāo)有所了解。放大器的參數(shù)雖然有很多，但是放大器類(lèi)型的選擇取決于最關(guān)鍵指標(biāo)。例如，如果為交流應(yīng)用而選擇一種高輸入阻抗的放大器，那么它的失調(diào)電壓及溫漂指標(biāo)可能就比偏置電流的重要性小的多，而它們與帶寬相比則可能都不主要了；再如，如要測(cè)量一個(gè)高源內(nèi)阻的微弱直流信號(hào)，則失調(diào)電壓及其溫漂與輸入阻抗是最重要的指標(biāo)。 真實(shí)世界的運(yùn)算放

2、大器永遠(yuǎn)也達(dá)不到理想放大器的指標(biāo)，因此對(duì)于不同的應(yīng)用，人們?cè)O(shè)計(jì)出了很多種類(lèi)的放大器芯片，我們可以根據(jù)實(shí)際需要來(lái)選擇。本章節(jié)將以具體芯片為例對(duì)一些常用種類(lèi)的運(yùn)算放大器做一些簡(jiǎn)單的介紹，有的放大器具體應(yīng)用比較復(fù)雜，請(qǐng)讀者根據(jù)書(shū)中說(shuō)明到產(chǎn)品的生產(chǎn)商的網(wǎng)站上參閱應(yīng)用筆記。1 常用運(yùn)算放大器常用運(yùn)算放大器1.1 通用雙極型運(yùn)算放大器 集成運(yùn)算放大器開(kāi)始被廣泛使用的時(shí)間是20世紀(jì)70年代末，最經(jīng)典的通用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)算放大器是LM741，它是一款雙極型放大器。它當(dāng)年在國(guó)內(nèi)有多種仿制產(chǎn)品，常見(jiàn)的型號(hào)有F007和5G24，在儀器儀表設(shè)計(jì)中獲得了大量應(yīng)用，目前在一些低檔場(chǎng)合也經(jīng)常使用這種放大器，它的典型參數(shù)指標(biāo)如下

3、：輸入失調(diào)電壓：典型為1mV，最大5mV輸入失調(diào)電壓溫漂：最大15V/C輸入偏置電流：典型20 nA，最大200 nA輸入阻抗：典型2 M，最小0.3 M共模輸入電壓：13V共模抑制比：90db轉(zhuǎn)換速率：0.5V/s穩(wěn)定時(shí)間：0.3s電源電壓范圍：5V22V電源電流：典型1.7mA，最大2.2mA 這款運(yùn)放采用8腳封裝形式，典型的PDIP封裝管腳引出頂視圖參見(jiàn)圖。它引出了調(diào)零端，具體是1、5腳，使用時(shí)它們接一個(gè)10K以上的電位器，電位器中心抽頭接負(fù)電源進(jìn)行失調(diào)調(diào)零。實(shí)際上，目前幾乎所有的8腳封裝運(yùn)放都與741引腳兼容。LM741最早是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司的型號(hào)，現(xiàn)在許多廠(chǎng)家都生產(chǎn)它，如：CA74

4、1、HA1741等。 LM741作為標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)放大器，占據(jù)了多年的應(yīng)用統(tǒng)治地位，隨著對(duì)測(cè)量水平的要求，出現(xiàn)了更高水平的雙極型放大器，典型代表就是OP07。它使用正電源控制通過(guò)1、5腳調(diào)零。OP-07管腳封裝見(jiàn)圖，它的性能指標(biāo)比741有很大幅度的提高，具體如下：輸入失調(diào)電壓：典型為60V，最大150V輸入失調(diào)電壓溫漂：最大2.5V/C輸入偏置電流：典型2nA，最大9 nA輸入阻抗：典型30 M，最小7M共模輸入電壓：14V共模抑制比：110db轉(zhuǎn)換速率：0.3V/s穩(wěn)定時(shí)間：0.5s電源電壓范圍：3V18V 目前有比OP07指標(biāo)更高的OP27和OP37高指標(biāo)放大器。 隨著運(yùn)算放大器的廣泛使用，出

5、現(xiàn)了在一個(gè)芯片里封裝有有多個(gè)放大器的產(chǎn)品，典型的雙運(yùn)放就是LM358。如圖，它在一個(gè)8腳芯片里封裝了兩個(gè)放大器，沒(méi)有引出調(diào)零端。它的特點(diǎn)是單電源工作，輸入和輸出都可以接近到地電位，同時(shí)它具有微功耗的特點(diǎn)。具體性能指標(biāo)如下：輸入失調(diào)電壓：典型為3mV，最大6mV輸入失調(diào)電壓溫漂：最大7V/C輸入偏置電流：典型50nA，最大150 nA共模輸入電壓：0VCC-1.5V共模抑制比：80db轉(zhuǎn)換速率：0.3V/s穩(wěn)定時(shí)間：0.3s電源電壓范圍：3V32V，可雙電源供電電源電流：雙運(yùn)放典型1mA，最大2mA LM358實(shí)際由三個(gè)系列產(chǎn)品組成，即：LM158、LM258和LM358，它們分別是軍品級(jí)、工業(yè)

6、品級(jí)和民品級(jí)別的產(chǎn)品。主要區(qū)別在于使用的溫度范圍上，軍品為-55125；工業(yè)品為-4085；民品為070。 由于358放大器的低功耗、單電源供電和廉價(jià)的特點(diǎn)，使它獲得了廣泛的應(yīng)用，尤其在民用電子產(chǎn)品中至今仍有大量的應(yīng)用。目前是極其低廉的普通運(yùn)算放大器，價(jià)格低至幾毛錢(qián)一片幾毛錢(qián)一片。 還有一種常用的雙極型放大器就是四運(yùn)放LM324，如圖，它在一個(gè)14腳芯片里封裝了四個(gè)放大器，沒(méi)有引出調(diào)零端。它的特點(diǎn)是單電源工作，輸入和輸出都可以接近到地電位，具體性能指標(biāo)如下：輸入失調(diào)電壓：典型為3mV，最大7mV輸入失調(diào)電壓溫漂：最大7V/C輸入偏置電流：典型45nA，最大150 nA輸入阻抗：典型2 M，最小

7、0.3 M共模輸入電壓：0VCC-1.5V共模抑制比：80db轉(zhuǎn)換速率：0.3V/s穩(wěn)定時(shí)間：0.5s電源電壓范圍：3V32V，可雙電源供電電源電流：四個(gè)運(yùn)放典型1.4mA，最大3mA LM324實(shí)際也由三個(gè)系列產(chǎn)品組成，即：LM124、LM224和LM324。由于324放大器的集中封裝、單電源供電和廉價(jià)的特點(diǎn)，使它在民用電子產(chǎn)品中有大量的應(yīng)用。1.2 通用J-FET型運(yùn)算放大器 雙極型放大器由于使用電流發(fā)達(dá)器件做輸入端，因此它的輸入阻抗必然不會(huì)太大，在一些高阻信號(hào)源的應(yīng)用中受到限制，例如檢測(cè)壓電器件的電荷量或者檢測(cè)PH計(jì)的玻璃電極信號(hào)。這時(shí)，使用場(chǎng)效應(yīng)管輸入端的放大器就能夠解決問(wèn)題。 早期典

8、型的場(chǎng)效應(yīng)管輸入端的放大器是LF356，它管腳與741完全兼容，但使用正電源調(diào)零，具體性能指標(biāo)如下：輸入失調(diào)電壓：典型為3mV，最大7mV輸入失調(diào)電壓溫漂：最大5V/C輸入偏置電流：典型20 pA，最大100 pA輸入阻抗：1012 M共模輸入電壓：12V共模抑制比：100db轉(zhuǎn)換速率：12V/s電源電壓范圍：5V22V電源電流：典型5mA，最大7mA 與741相比，它具有極高的輸入阻抗，同時(shí)，從轉(zhuǎn)換速度上看，它的帶寬也比741寬。但由于它使用場(chǎng)效應(yīng)管輸入端，因此它的輸入噪聲水平要比雙極型放大器高。常用的J-FET型運(yùn)算放大器還有單運(yùn)放CA3140、雙運(yùn)放LF353及四運(yùn)放LF444等，它們性

9、能類(lèi)似。需要指出的是，幾乎所有的雙運(yùn)放管腳都與LM358兼容，所有的四運(yùn)放都與LM324管腳兼容。如果需要提高系統(tǒng)指標(biāo)，使用高性能的運(yùn)放可以直接在線(xiàn)路板上進(jìn)行替換。1.3 自校準(zhǔn)精密運(yùn)算放大器 盡管象OP-27這樣的精密放大器的性能已經(jīng)很優(yōu)秀了，但是對(duì)于一些要高內(nèi)阻、小信號(hào)的放大，還是需要更高性能的運(yùn)放的。ICL7650S就是一款性能更高的放大器，它采用斬波自穩(wěn)零技術(shù)，使失調(diào)電壓和失調(diào)電壓溫漂都非常小，同時(shí)使用場(chǎng)效應(yīng)輸入，輸入阻抗極高。具體性能指標(biāo)如下：輸入失調(diào)電壓：典型為1V，最大8V輸入失調(diào)電壓溫漂：0.02V/C輸入偏置電流：典型5pA，最大20pA輸入阻抗：1012 M共模輸入電壓：-

10、5.2V4V共模抑制比：140db轉(zhuǎn)換速率：2.5V/s穩(wěn)定時(shí)間：0.2s電源電壓范圍：2.5V16V電源電流：典型2mA，最大3mA 它比741類(lèi)運(yùn)放的結(jié)構(gòu)復(fù)雜。為實(shí)現(xiàn)自動(dòng)穩(wěn)定零點(diǎn)的目的，它設(shè)計(jì)了一套斬波分時(shí)操作機(jī)構(gòu)，使用兩個(gè)外接的高品質(zhì)電容，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)零點(diǎn)的自動(dòng)平衡補(bǔ)償，因此獲得了比較高的性能。圖中，芯片封裝了14個(gè)引腳，除了電源、同相端和反相端外，還有兩個(gè)存儲(chǔ)電容引腳CEXTA、CEXTB和它們的公共端CRETN，使用時(shí)，必須連接兩只高品質(zhì)的0.1F電容。其它的引腳則主要是同步功能控制端，一般不使用。 1.4 軌到軌輸出運(yùn)算放大器 Rail to Rail 的中文含義是軌到軌輸出的意思。普

11、通的運(yùn)算放大器的輸出是達(dá)不到電源值附近的，一般要低于電源1.5V左右，對(duì)于目前低壓電池供電的系統(tǒng)而言，需要運(yùn)算放大器具有低壓?jiǎn)坞娫垂ぷ鞯哪芰Γ瑫r(shí)還要求它在有限的電源范圍內(nèi)具有盡可能大的輸出擺幅。需求促進(jìn)了半導(dǎo)體工藝的發(fā)展，目前已經(jīng)有大量的運(yùn)算放大器具有Rail to Rail 的能力。上面已經(jīng)提到TLC4501的就具有Rail to Rail輸出能力，常用的此種放大器有許多，典型的如：TLC2252和TLC2254，它們分別是單運(yùn)放和四運(yùn)放，管腳與LM358及LM324兼容。 TLC2252是德州儀器公司先進(jìn)的LinCMOSTM工藝制造的雙路運(yùn)算放大器，它具有滿(mǎn)電源電壓幅度輸出特性，即Rai

12、l to Rail 輸出能力。同時(shí)，它具有比現(xiàn)有的CMOS運(yùn)算放大器更好的失調(diào)電壓指標(biāo)及功耗指標(biāo)，TLC2252的性能指標(biāo)如下：輸入失調(diào)電壓：典型200V，最大1500V輸入失調(diào)電壓溫漂：最大0.5V/C輸入偏置電流：典型1pA輸入阻抗：1012共模輸入電壓：04V共模抑制比：83db轉(zhuǎn)換速率：0.12V/s電源電壓范圍：4.4V16V，可單、雙電源應(yīng)用輸出能力：Rail to Rail滿(mǎn)幅輸出電源電流：典型單運(yùn)放通道35A1.5 低壓?jiǎn)坞娫垂╇娢⒐姆糯笃?對(duì)于很多電池供電的儀表，如：智能煤氣表、水表，以及手持電子設(shè)備，如數(shù)字萬(wàn)用表等，它們都嚴(yán)格要求系統(tǒng)的低功耗特性，為達(dá)到不更換電池而能夠長(zhǎng)

13、時(shí)間連續(xù)工作的目的，要求整機(jī)電流保持在幾十個(gè)A的水平上。因此，對(duì)于這些設(shè)備中使用的放大器，就要嚴(yán)格要求它們的供電指標(biāo)，首先要能夠低電壓?jiǎn)坞娫垂╇?，工作電流要非常低，最好能夠作到Rail to Rail 輸出。 TI公司的TLV2211就是一款低壓?jiǎn)坞娫垂╇娢⒐姆糯笃?，為減少空間占用，采用了5腳表面貼裝的封裝形式，具體封裝見(jiàn)圖，性能指標(biāo)如下：輸入失調(diào)電壓：典型0.47mV，最大3mV輸入失調(diào)電壓溫漂：最大1V/C輸入偏置電流：典型1pA輸入阻抗：1012共模輸入電壓：3V供電時(shí)，-0.3V2.2V共模抑制比：83db轉(zhuǎn)換速率：0.052V/s電源電壓范圍：2.7V10V，可單、雙電源應(yīng)用輸出能

14、力：Rail to Rail滿(mǎn)幅輸出電源電流：典型單運(yùn)放通道13A TLV2211最低能夠工作在2.7V電壓下，如果希望系統(tǒng)在2V時(shí)，模擬電路還能夠工作，這時(shí)可以選擇TLV2341、TLV2322或者TLV2324，它們分別是單、雙及4運(yùn)放。 1.6 儀表放大器 由于現(xiàn)場(chǎng)存在各種干擾，尤其是共模干擾比較嚴(yán)重，所以普通單端運(yùn)算放大器無(wú)法對(duì)信號(hào)進(jìn)行準(zhǔn)確的放大。設(shè)計(jì)者經(jīng)常采用典型的三運(yùn)放結(jié)構(gòu)來(lái)設(shè)計(jì)高輸入阻抗和高共模抑制比的差動(dòng)輸入放大器，這樣做電路比較復(fù)雜，目前已經(jīng)有許多成品的差動(dòng)輸入放大器，它們的內(nèi)部結(jié)構(gòu)就是典型的三運(yùn)放結(jié)構(gòu)，可以直接使用。具體的芯片型號(hào)有INA118、AD623和AD627等。它

15、們作為精度高、頻帶寬、共模抑制比高的新型儀表放大器很適合用來(lái)完成信號(hào)放大的任務(wù)，如圖，是INA118的芯片引腳圖，以下以INA118為例說(shuō)明它們的芯片引腳和功能。最大偏移電壓：50V最大溫漂：0.5V/圖1-9 LOG102頂視圖最大輸入基極電流：5nA最小共模抑制比：110dB輸入過(guò)壓保護(hù)電壓：40V電源電壓：1.35V18V，可以單電源工作電源電流：350A帶寬：?jiǎn)挝辉鲆鏁r(shí)為800kHz增益設(shè)置范圍：11000穩(wěn)定時(shí)間：?jiǎn)挝辉鲆鏁r(shí)為25s過(guò)載恢復(fù)時(shí)間：20s工作溫度范圍：4085 使用時(shí)，在1、8腳之間接入一只反饋電阻Rg來(lái)調(diào)整增益，具體Rg=50k/(G1)。REF端可以接入一個(gè)參考電位

16、，能夠使輸出平移，在單電源的應(yīng)用中非常有用，如果輸出以地為基準(zhǔn)，則此腳接地 。1.6 可控增益放大器 AD603是一款A(yù)DI公司的壓控可變?cè)鲆娓咚俜糯笃?，使用模擬電壓進(jìn)行線(xiàn)性的對(duì)數(shù)增益控制。廣泛應(yīng)用于RF/IF的AGC（自動(dòng)增益控制）放大器、視頻增益控制、A/D轉(zhuǎn)換器量程擴(kuò)展及信號(hào)測(cè)量等領(lǐng)域。它采用8腳SOIC或者PDIP封裝，封裝圖見(jiàn)圖1-12 ，主要特點(diǎn)有：在90 MHz帶寬下，在11 dB +31 dB 范圍可控增益；在9 MHz帶寬下，在1dB +31 dB 范圍可控增益；在30 MHz帶寬下，在1 dB +41 dB 范圍可控增益?？刂齐妷簽椴顒?dòng)方式，具體應(yīng)用請(qǐng)讀者參考ADI網(wǎng)站的應(yīng)

17、用筆記。2 典型運(yùn)算放大器應(yīng)用電路典型運(yùn)算放大器應(yīng)用電路2.1 運(yùn)算放大器的基本應(yīng)用電路 如圖，基本的運(yùn)算放大器電路有反相放大、同相放大和差動(dòng)放大三種形式，運(yùn)放所有其它復(fù)雜應(yīng)用都是由這三種方式組合而來(lái)。 圖（a）是基本的反相放大器，輸入輸出關(guān)系：VO=-（R2/R1）*VI，特點(diǎn)是輸出與輸入反相，輸入阻抗較低，具體為：R2/R1。這里的R3是輸入電流平衡電阻，原則上取R3=R1/R2。如果放大器本身輸入阻抗足夠高，輸入偏置電流極小，可以不使用R3。以后的放大器應(yīng)用電路中可能不使用它，并不再說(shuō)明。 一般很少簡(jiǎn)單應(yīng)用反相放大方式，而是常利用它做加法運(yùn)算。如圖，是一個(gè)反相放大常用加法器電路，它能夠?qū)?/p>

18、多個(gè)信號(hào)進(jìn)行模擬求和運(yùn)算，輸入輸出關(guān)系：VO=-（RF/R1）*VI1+（RF/R2）*VI2，當(dāng)然，輸入信號(hào)可以多于兩個(gè)，如果R1=R2，則是同比例求和，實(shí)際應(yīng)用中可以靈活選擇各輸入端的輸入電阻以獲得具體求和效果。這個(gè)電路也經(jīng)常用來(lái)做調(diào)零電路，只需要使VI1反相VI2，調(diào)整其中的一個(gè)輸入信號(hào)即可實(shí)現(xiàn)調(diào)零輸出 。這里R3是平衡電阻，具體取R3=RF/R1/R2。 圖（b）是基本的同相單端信號(hào)放大器，輸入輸出關(guān)系：VO=（1+R2/R1）*VI，特點(diǎn)是輸入阻抗高，它經(jīng)常直接作為小信號(hào)放大器。這里如果取消R1，同時(shí)短路R2，它就是一個(gè)典型的1：1跟隨器。本例使用的放大器是OP-07，同時(shí)還給出了失

19、調(diào)調(diào)零電路，W一般取10K。調(diào)零時(shí)需要先短接輸入信號(hào)，調(diào)整電位器W使輸出為零即可。 圖（c）是基本的差動(dòng)信號(hào)放大器，這里：R1=R3，R2=R4，它的輸入輸出關(guān)系：VO=（R2/R1）*（VI1-VI2），特點(diǎn)是能夠提供較好的共模抑制能力，但輸入阻抗不高。它經(jīng)常在單電源供電的場(chǎng)合使用，同時(shí)很容易用它設(shè)計(jì)零點(diǎn)遷移或者調(diào)零電路。420mA到01V信號(hào)運(yùn)算轉(zhuǎn)換放大器電路 上圖則是一個(gè)反相放大器組合典型應(yīng)用的例子。它的作用是把一個(gè)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)420mA的直流輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換成一個(gè)01V的直流電壓輸出，以供后續(xù)的A/D采樣，這個(gè)電路在工業(yè)儀表輸入電路中經(jīng)常采用。運(yùn)放采用了一片TI的TLC2252，A1設(shè)計(jì)成增益

20、為0.25的反相放大器，為盡量減小對(duì)信號(hào)源分流，降低采樣誤差，信號(hào)輸入電阻R1可以取的比較大，這里為2M。輸入采樣電阻把420mA的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為15V電壓信號(hào)，有些變送器可能已經(jīng)能夠直接輸出15V電壓信號(hào)，則可以不用RS。使用R3來(lái)調(diào)整A1的放大倍數(shù)，就可以獲得負(fù)的0.251.25V的直流信號(hào)。A2則是加法器，用來(lái)調(diào)零，為保證零點(diǎn)穩(wěn)定，零點(diǎn)參考電壓取自基準(zhǔn)穩(wěn)壓芯片LM385-1.2。通過(guò)調(diào)整R5的觸頭位置，則可以把A1的輸出負(fù)向平移，最終獲得01V的直流電壓輸出。 這里需要強(qiáng)調(diào)一點(diǎn)，就是只有這里需要強(qiáng)調(diào)一點(diǎn)，就是只有在純粹的非智能系統(tǒng)中，模擬放大在純粹的非智能系統(tǒng)中，模擬放大器電路才可能使用

21、失調(diào)調(diào)零、系統(tǒng)器電路才可能使用失調(diào)調(diào)零、系統(tǒng)調(diào)零及滿(mǎn)度調(diào)整電位器。而在智能調(diào)零及滿(mǎn)度調(diào)整電位器。而在智能系統(tǒng)中，這些問(wèn)題可以統(tǒng)一由數(shù)字系統(tǒng)中，這些問(wèn)題可以統(tǒng)一由數(shù)字校準(zhǔn)功能來(lái)完成。校準(zhǔn)功能來(lái)完成。2.2 高輸入阻抗差動(dòng)輸入放大電路 在許多實(shí)際應(yīng)用的電路中，考慮到剔除信號(hào)的共模干擾問(wèn)題，經(jīng)常要采用差動(dòng)輸入形式。上小節(jié)圖（c）的差動(dòng)信號(hào)放大器由于輸入阻抗低，難以適應(yīng)高阻信號(hào)源的要求，這時(shí)可以采用多運(yùn)放構(gòu)成的，使用運(yùn)放同相輸入做緩沖的放大電路。下圖（a）是一種設(shè)計(jì)方案，它采用了兩只高輸入阻抗運(yùn)算放大器設(shè)計(jì)了一個(gè)高阻差動(dòng)放大器。如圖，容易求得：VO=V1*（1+R2/R1）*（-R4/R3）+V2*（

22、1+R4/R3），這里共模電壓干擾Vcom已經(jīng)消除。一般設(shè)：R1/R2=R4/R3，則有：VO=（1+R4/R3）*（V2-V1）。此電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)捷，有足夠高的輸入阻抗及共模抑制能力，缺點(diǎn)是要求電阻具有0.1%以上的匹配精度，同時(shí)無(wú)法靈活調(diào)整放大倍數(shù)。 圖（b）是另一種設(shè)計(jì)方案，它是典型的三運(yùn)放形式。VO=（1+2*R2/R1）（V2-V1），調(diào)整R1可以方便地調(diào)整放大倍數(shù)，它具有高輸入阻抗和高共模抑制比的特點(diǎn)。2.3 精密整流放大電路 對(duì)于交流信號(hào)測(cè)量，實(shí)際上是要獲得它的有效值，如果采用二極管整流后來(lái)檢測(cè)，則會(huì)有二極管壓降帶來(lái)的誤差，這時(shí)可以使用運(yùn)算放大器來(lái)設(shè)計(jì)精密整流電路。 右圖是一個(gè)精密半

23、波整流放大電路，這里的兩個(gè)整流二極管D1、D2可以看作是放大器的輸出級(jí)。當(dāng)VI0時(shí)，由于反相輸入端是虛地，故此R1上的電流是流向運(yùn)放輸出端的，D2處于截止?fàn)顟B(tài)，只能通過(guò)D1回流，R2上將無(wú)電流流過(guò)，因此此時(shí)VO=0。而當(dāng)VI0時(shí)，A1放大器的反饋回路中，D1導(dǎo)通，D2截止，因此，R2上將沒(méi)有電流通過(guò)。對(duì)于放大器A2，因?yàn)镽3上并無(wú)電流通過(guò)，它此時(shí)相當(dāng)于一個(gè)跟隨器，因此有：VO=VI。當(dāng)VI0時(shí)，放大器A1的反饋通道里D2導(dǎo)通，D1截止，R2上將有電流通過(guò)，因?yàn)镽1=R2，則A1相當(dāng)于一個(gè)2倍放大器，加載在R3左側(cè)的電壓將為2VI。對(duì)于放大器A2，可以輕易推導(dǎo)出VO=（VI-2VI）*（R4/R

24、3）+VI=-VI?？梢?jiàn)，VO將永遠(yuǎn)輸出正值信號(hào)，完成了精密絕對(duì)值運(yùn)算。一個(gè)扯淡的全波整流電路，不可用，分析有錯(cuò)誤！一個(gè)扯淡的全波整流電路，不可用，分析有錯(cuò)誤！2.4 運(yùn)放擴(kuò)流電路 理論上，運(yùn)算放大器的輸出阻抗為零，但并不意味著它具有很大的負(fù)載驅(qū)動(dòng)能力。所有運(yùn)算放大器的輸出電流都受到放大器芯片設(shè)計(jì)的限制，一般為幾個(gè)mA到50mA左右。在許多實(shí)際應(yīng)用中，比如驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器，這是不夠的。為了獲得足夠大的驅(qū)動(dòng)電流，可以在運(yùn)放的輸出加裝推挽工作的跟隨器電路，具體見(jiàn)圖。它是一個(gè)同相放大電路，輸出VO=（1+R2/R1）*VI。在射極跟隨器的輸入端，考慮到基射極之間約0.6V左右的壓降，用二極管D1和D2把運(yùn)

25、放的輸出電壓移動(dòng)了0.6V左右。電阻R3和R4是為三極管提供基極電流的，可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用選擇阻值。電阻R5和R6是防短路限流電阻，需要有足夠的功率。2.5 直流恒流源電路 在電阻測(cè)量、光功率測(cè)量以及信號(hào)傳輸系統(tǒng)中，都需要使用恒流源。精密穩(wěn)定的恒流源都是使用高穩(wěn)定的基準(zhǔn)源配合運(yùn)算放大器設(shè)計(jì)的。如圖最簡(jiǎn)單的恒流源就是使用反相放大器的反饋回路，這個(gè)電路可以用來(lái)測(cè)量電阻。它使用基準(zhǔn)源LM336-2.5做負(fù)相基準(zhǔn)，在R1上有恒定電流I=2.5/R1通過(guò)，則放大器輸出Vo=Rx*（2.5/R1），合理選取R1，就可以獲得合適的輸出。例如要測(cè)量02K范圍的電阻，則取R1=2.5K，可以獲取02V的對(duì)應(yīng)線(xiàn)性輸出。 上圖的電路雖然簡(jiǎn)單，但是它需要使用雙電源，并且不宜把反饋回路引出到距離放大器太遠(yuǎn)的位置，否則可能因?yàn)橐敫蓴_造成寄生振蕩。常用的是下圖中的兩個(gè)電路，他們可以提供對(duì)正電源和對(duì)地的恒流。它們的恒流原理極其簡(jiǎn)單，以圖（a）為例分析，因?yàn)橥喽私尤肓斯潭ǖ幕鶞?zhǔn)源LM385-1.2，因此運(yùn)放在閉環(huán)負(fù)反饋的情況下，反相端的電位與同相端相等，因此可知電阻R2上的壓降就是基準(zhǔn)源的穩(wěn)壓值，則晶體管的IE=VR/R1。若忽略晶體管的基極電流，則有：I= VR/R1。需要指出的是，為能夠在單電源供電的系統(tǒng)