浅谈集成运放的基本运算电路

有的集成运放芯片的内部只有一个运放

而有的运放芯片内部是有多个运放的

除此之外还有集成了4个、8个的等等 尽管运放的应用是多种多样的 但是其工作区域只有两个 运放在工作时 不是工作在线性区 就是工作在非线性区  

运放在线性区时 就是处在闭环的状态 输出电压与输入电压之间 存在某种线性关系

运放在非线性区时 是处在开环状态 输出电压接近正电源或负电源电压 输出、输入电压之间没有线性关系

理想运放的主要特点如下  

在一般的分析计算中 都将实际的运放看成为理想运放   运放工作在线性区时 有两个比较重要的理论 特别是在分析电路时会用到 那就是“虚短虚断”  

1、虚短路原则

虚短路原则（简称虚短） 集成运放工作在线性区 输出电压uo是有限值 开环电压放大倍数Aod是→∞  

简单的说 就是运放在线性状态下 两输入端的电位看作是相等的

电位相等，所以就像是连在一起短路了一样 当然这只是虚假短路 并不是真的短路    

2、虚断路原则

虚断路原则（简称虚断） 由于运放的差模输入电阻r id很大 所以流入运放输入端的电流就非常小 可以看作流入运放的电流几乎为零 i+ = i- = 0 所以就相当于断路一样  

当然只是虚假断路 并不是真正断开的   运用“虚短虚断”可以 非常简便对运放线性应用的电路进行分析    

3、集成运放的基本运算电路

集成运放外接不同的反馈电路和元件 就可以构成各种运算电路了  

由“虚断”可知i- = i+ = 0 所以i1 ≈ if，同时R2上的电压降为0 即同相输入端电位与地一样 根据“虚短”有u- = u+ ≈ 0 即反相输入端电位也与地一样 所以uo = -if RF，ui = i1 R1

可见输出电压与输入电压存在着比例关系

比例系数为RF/R1

负号表示输出电压uo与输入电压uoi相位相反

R2是补偿电阻，也叫平衡电阻，R2=R1//RF

从公式可以看出

闭环电压放大倍数Aod只决定于RF与R1的比值

这就是反相比例运算放大电路

 

同相比例电路如上图所示 输入信号ui从同相输入端输入 输出端口与反相输入端接有反馈电阻RF 为使输入端平衡，R2=R1//RF 由虚断可知 流入运放的电流近似为0 根据虚短可知 反相输入端与同相输入端电位近似相等 所以

可见闭环电压放大倍数只决定于RF与R1的比值 且输入电压与输入是同相位的 所以称为同相比例运算放大电路   除此之外还有差动比例（减法）运算电路 加法运算电路等电路 这里就不一一进行讲解了

编辑：黄飞