1.运算加大器上班原理综述：运算加大器组成的电路不拘一格，令人眼花瞭乱，在剖析运算加大器上班原理时倘没有抓住外围，往往令人头大。本文搜集运放电路的运行电路，宿愿看完后有所收获。然而在剖析各个电路之前，还是先回想一下两个运放教材里必教的技艺，就是“虚短”和“虚断”。“虚短”是指在剖析运算加大器处于线性形态时，可把两输入端视为等电位，这一个性称为虚伪短路，简称虚短。显然不能将两输入端真正短路。“虚断”是指在剖析运放处于线性形态时，可以把两输入端视为等效开路，这一个性 称为虚伪开路，简称虚断。显然不能将两输入端真正断路。2.运算加大器上班原理经典电路图一图一运算加大器的同向端接地=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，简直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反的，即流过R1的电流和流过R2的电流是相反的。流过R1的电流I1 = (Vi - V-)/R1 ……a 流过R2的电流I2 = (V- - Vout)/R2 ……b V- = V+ = 0 ……c I1 = I2 ……d 求解下面的初中代数方程得Vout = (-R2/R1)*Vi 这就是传说中的反向加大器的输入输入相关式了。3.运算加大器上班原理经典电路图二图二中Vi与V-虚短，则 Vi = V- ……a 由于虚断，反向输入端没有电流输入输入，经过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 = IR2 ……c 由abc式得Vout=Vi(R1+R2)/R2 这就是传说中的同向加大器的公式了。4.运算加大器上班原理经典电路图三图三中，由虚短知：V- = V+ = 0 ……a 由虚断及基尔霍夫定律知，经过R2与R1的电流之和等于经过R3的电流，故 (V1 – V-)/R1 + (V2 – V-)/R2 = (Vout – V-)/R3 ……b 代入a式，b式变为V1/R1 + V2/R2 = Vout/R3 假设取R1=R2=R3，则上式变为Vout=V1+V2，这就是传说中的加法器了。(编辑者注)质疑：(V1 – V-)/R1 + (V2 – V-)/R2 = (V- – Vout)/R3 ……b 图三公式中少了个负号?5.运算加大器上班原理经典电路图四请看图四。由于虚断，运算加大器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 假设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!6.运算加大器上班原理经典电路图五图五由虚断知，经过R1的电流等于经过R2的电流，同理经过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 假设R1=R2， 则V+ = V2/2 ……c 假设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。7.运算加大器上班原理经典电路图六图六电路中，由运算加大器的虚短知，反向输入端的电压与同向端相等，由虚断知，经过R1的电流与经过C1的电流相等。经过R1的电流 i=V1/R1 经过C1的电流i=CdUc/dt=-CdVout/dt 所以 Vout=((-1/(R1C1))∫V1dt 输入电压与输入电压对期间的积分红正比,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 = -Ut/(R1*C1) t 是期间，则Vout输入电压是一条从0至负电源电压按期间变动的直线。8.运算加大器上班原理经典电路图七图七中由虚断知，经过电容C1和电阻R2的电流是相等的，由虚短知，运算加大器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。假设V1是一个突然参与的直流电压，则输入Vout对应一个方向与V1相反的脉冲。9.运算加大器上班原理经典电路图八图八.由虚短知 Vx = V1 ……a Vy = V2 ……b 由虚断知，运算加大器输入端没有电流流过，则R1、R2、R3可视为串联，经过每一个电阻的电流是相反的，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)的加大倍数。这个电路就是传说中的差分加大电路了。10.运算加大器上班原理经典电路图九剖析一个大家接触得较多的电路。很多管理器接受来自各种检测仪表的020mA或420mA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420mA电流流过采样100Ω电阻R1，在R1上会发生0.42V的电压差。由虚断知，运算加大器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变动，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 假设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 = -(0.884.4)V，即是说，将420mA电流转换成了-0.88 ~ -4.4V电压，此电压可以送ADC去解决。11.运算加大器上班原理经典电路图十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。上图的负反应没有经过电阻间接反应，而是串联了三极管Q1的发射结，大家可不要认为是一个比拟器就是了。只需是加大电路，虚短虚断的法令依然是合乎的!由虚断知，运算加大器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假设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，则经过R7的电流I=Vi/R7，假设负载RL<<100KΩ，则经过Rl和经过R7的电流基本相反。12.运算加大器上班原理经典电路图十一来一个复杂的，呵呵!图十一是一个三线制PT100前置加大电路。PT100传感器引出三根材质、线径、长度齐全相反的线，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包全作用，静态剖析时可不予理会，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=2R20/(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经过电阻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=(102.2V7-100V3)/2.2 即 V5=204.4(Rx+2R0)/(1000+Rx+2R0) – 200/11 ……g 上式输入电压V5是Rx的函数咱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边的线电阻、Z2、R22，加至U8C的第10脚，由虚断知， V5=V8=V9=2R0/(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，假设测出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。
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