運(yùn)算放大器16個基本運(yùn)算電路

1、一、 電路原理分析與計算1. 反相比例運(yùn)算電路輸入信號從反相輸入端引入的運(yùn)算，便是反相運(yùn)算。反饋電阻RF跨接在輸出端和反相輸入端之間。根據(jù)運(yùn)算放大器工作在線性區(qū)時的虛開路原則可知：i-0，因此i1if。電路如圖1所示，圖1根據(jù)運(yùn)算放大器工作在線性區(qū)時的虛短路原則可知：u-u+0。由此可得： 因此閉環(huán)電壓放大倍數(shù)為：2. 同相比例運(yùn)算電路輸入信號從同相輸入端引入的運(yùn)算，便是同相運(yùn)算。電路如圖2所示，圖2根據(jù)運(yùn)算放大器工作在線性區(qū)時的分析依據(jù)：虛短路和虛開路原則因此得： 開環(huán)電壓放大倍數(shù) 3. 反相輸入加法運(yùn)算電路 在反相輸入端增加若干輸入電路，稱為反向輸入加法運(yùn)算電路。電路如圖3所示，圖3計算公

2、式如下，平衡電阻,當(dāng)時，輸出電壓4. 減法運(yùn)算電路減法運(yùn)算電路如圖4所示，輸入信號、分別加至反相輸入端和同相輸入端，這種形式的電路也稱為差分運(yùn)算電路。圖4輸出電壓為：當(dāng)時，輸出電壓5. 微分運(yùn)算電路微分運(yùn)算電路如圖5所示，圖5 電路的輸出電壓為為： 式中，為微分電路的時間常數(shù)。若選用集成運(yùn)放的最大輸出電壓為,則的值必須滿足：6. 積分運(yùn)算電路積分運(yùn)算電路如圖6所示，圖6 其輸出電壓為： 式中，為電路的時間常數(shù)。由于受到集成運(yùn)放最大輸出電壓的限制，選擇、參數(shù)3，其值必須滿足：7. 二階低通濾波電路二階低通濾波電路如圖7所示，圖7濾波電路的傳遞函數(shù)為：， 通帶增益 固有角頻率 品質(zhì)因數(shù) 8. 二階

3、高通濾波電路二階高通濾波電路如圖8所示，圖8濾波電路的傳遞函數(shù)為：通帶增益 固有角頻率 品質(zhì)因數(shù) 9. 二階帶通濾波電路二階帶通濾波電路如圖9所示，圖9帶通濾波器的中心頻率、等效品質(zhì)因數(shù)Q以及同頻帶BW分別為：, ，式中，為同相比例放大電路的電壓增益。同樣要求必須小于3，電路才能穩(wěn)定工作，當(dāng)時，帶通濾波器具有最大電壓增益，其值為：10. 二階帶阻濾波電路二階帶阻濾波電路如圖10所示，圖10 帶阻濾波器的中心頻率、等效品質(zhì)因數(shù)Q以及同頻帶BW分別為：，式中，為同相比例放大電路的電壓增益。若，則，增加時，Q將隨之升高。當(dāng)趨近2時，Q趨向無窮大。而帶阻濾波器的品質(zhì)因數(shù)越大，阻帶寬度越窄，其阻帶特性越

4、接近理想狀態(tài)。11. 過零電壓比較電路過零電壓比較電路如圖11所示，圖11 令參考電平U=0，則輸入信號與零比較，當(dāng)輸入電壓過零時，比較器發(fā)生翻轉(zhuǎn)。>0，輸出則為低電平；而<0，輸出則為高電平。這種電路可作為零電平檢測器。該電路也可用于“整形”，將不規(guī)則的輸入波形整形成規(guī)則的矩形波。12. 滯回比較電路滯回比較電路如圖12所示，電路有兩個閥值電壓，輸入電壓從小變大過程中使輸出電壓產(chǎn)生躍變的閥值電壓,不等于從大變小過程中使輸出電壓產(chǎn)生躍變的閥值電壓，電路具有滯回性。 從集成運(yùn)放輸出端的限幅電路可以看出，。集成運(yùn)放反相輸入端電位，同相輸入電位令，求出的就是閥值電壓，得圖12 當(dāng)輸入電壓

5、與輸出電壓在E點(diǎn)合成的電壓過零時，比較器發(fā)生翻轉(zhuǎn)。電路翻轉(zhuǎn)時=0，代入上式有：13. 音響的音調(diào)控制電路音響的音調(diào)控制電路如圖13所示，圖13其實(shí)質(zhì)是對放音通道頻響特性實(shí)施控制。音調(diào)的控制不像音量控制,它只對某一段頻率的信號進(jìn)行提升或衰減,不影響其它頻段信號的輸出,而音量是對整個音頻信號頻率范圍進(jìn)行同步控制。14. 半波整流電路半波整流電路如圖14所示，圖14 由反相比例運(yùn)算電路和二極管的性質(zhì)可知，電路是通負(fù)值的交流電，當(dāng)輸入電壓為正值時輸出電壓為0，當(dāng)輸入電壓為正值是輸出電壓為：15. 全波整流電路全波整流電路如圖15所示，圖15全波整流電路是一種對交流整流的電路，能夠把交流轉(zhuǎn)換成單一方向電

6、流，最少由兩個整流器合并而成，一個負(fù)責(zé)正方向，一個負(fù)責(zé)負(fù)方向，最典型的全波整流電路是由四個二極管組成的整流橋，一般用于電源的整流。全波整流輸出電壓的直流成分（較半波）增大，脈動程度減小，但變壓器需要中心抽頭、制造麻煩，整流二極管需承受的反向電壓高，故一般適用于要求輸出電壓不太高的場合。16. 三運(yùn)放構(gòu)成的放大器電路 三運(yùn)放構(gòu)成的放大器電路如圖16所示，圖16 電路中，,，輸出電壓為： 當(dāng)時，中電流為零，輸出電壓為零。可見，電路放大差模信號，抑制共模信號。差模放大倍數(shù)數(shù)值越大，共模抑制比越高。當(dāng)輸入信號中含有共模噪聲時，也將被抑制。二、 仿真結(jié)果1. 反相比例運(yùn)算電路按圖1接好，仿真結(jié)果如圖17

7、所示。圖172. 同相比例運(yùn)算電路按圖2接好，仿真結(jié)果如圖18所示。圖183. 反相輸入加法運(yùn)算電路按圖3接好，仿真結(jié)果如圖19所示。圖194. 減法運(yùn)算電路按圖4接好，仿真結(jié)果如圖20所示。圖205. 微分運(yùn)算電路按圖5接好，輸入100Hz/2V的方波，仿真結(jié)果如圖21所示。圖216. 積分運(yùn)算電路按圖6接好，輸入100Hz/2V的方波，仿真結(jié)果如圖22所示。圖227.二階低通濾波電路按圖7接好，仿真結(jié)果如圖23所示。圖238.二階高通濾波電路按圖8接好，仿真結(jié)果如圖24所示。圖249. 二階帶通濾波電路按圖9接好，仿真結(jié)果如圖25所示。圖2510. 二階帶阻濾波電路按圖10接好，仿真結(jié)果如圖26所示。圖2611. 過零電壓比較電路按圖11接好，信號源輸入2V/100Hz的正弦波，仿真結(jié)果如圖27所示。圖2712. 滯回比較電路按圖12接好，仿真結(jié)果如圖28所示。圖2813.音響的音調(diào)控制電路按圖13接好，輸入100Hz，0.71V的信號，仿真結(jié)果如圖29所示。圖2914.半波整流電路按圖14接好，輸入一個100Hz/100mV