運算放大器16個基本運算電路

一、電路原理分析與計算反相比例運算電路輸入信號從反相輸入端引入的運算，便是反相運算。反饋電阻RF跨接在輸出端和反相輸入端之間。根據(jù)運算放大器工作在線性區(qū)時的虛開路原則可知：i_=0,因此i1=ifO電路如圖1所示，圖1圖1根據(jù)運算放大器工作在線性區(qū)時的虛短路原則可知：u根據(jù)運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：u0由此可得：u0Rfu.因此閉環(huán)電壓放大倍數(shù)為：RfRiuRfRiA=—uou.同相比例運算電路輸入信號從同相輸入端引入的運算，便是同相運算。電路如圖2所示，根據(jù)運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)=(1+因此得：開環(huán)電壓放大倍數(shù)=(1+AufRfRi反相輸入加法運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算電路。電路如圖3所示，在反相輸入端增加若干輸入電路，稱為反向輸入加法運算電路。電路如圖3所示，圖3計算公式如下，u-Rf(」+」)O=fR1R2

平衡電阻R2=Rf//RJIR3,當Rf=R]=R3時，輸出電壓u0=-(ux+u2)減法運算電路減法運算電路如圖4所示，輸入信號知、u2分別加至反相輸入端和同相i1i2輸入端，這種形式的電路也稱為差分運算電路。輸出電壓為：U=U=(1+O R1R2+R3R-U2-Ui2Ri1當R1=R2=R3=Rf時，輸出電壓u=ui2-u微分運算電路微分運算電路如圖5所示，

圖5電路的輸出電壓為uo為：duiu=-RC.—lo 21dt式中，R2C1為微分電路的時間常數(shù)。若選用集成運放的最大輸出電壓為UOM,則R2C1的值必須滿足：R2C1V（撫dtmax積分運算電路積分運算電路如圖6所示

其輸出電壓uo為:Judt其輸出電壓uo為:RiCi一i式中，R1C1為電路的時間常數(shù)。由于受到集成運放最大輸出電壓UOM的限制，選擇R「C］參數(shù)3,其值必須滿足：1RiCi>=廠RiCi>=廠JUidtOM濾波電路的傳遞函數(shù)為：Awufn(s)二階低通濾波電路如圖7所示，濾波電路的傳遞函數(shù)為：Awufn(s)固有角頻率V，R1R2固有角頻率V，R1R2C1c2品質因數(shù)RlR2C1c2 C2(R1R2)(1Af)RiCi8.二階高通濾波電路二階高通濾波電路如圖8所示，濾波電路的傳遞函數(shù)為：A AfsA(s)S2 ns 2Q n通帶增益Af1 ^3uf R4固有角頻率1n<R1R2C1C2

品質因數(shù)Q- I'°nR2(C1+C2)+(1-Auf)R2C2二階帶通濾波電路二階帶通濾波電路如圖9所示，帶通濾波器的中心頻率f0、等效品質因數(shù)Q以及同頻帶BW分別為:f=2TRC，Q=1/（3-九），BW=fo/Q式中，A好=1+R/R為同相比例放大電路的電壓增益。同樣要求Auf必須小于3,電路才能穩(wěn)定工作，當f=fo時，帶通濾波器具有最大電壓增益Auo，其值為：Auo=Auf"3-Auf）二階帶阻濾波電路二階帶阻濾波電路如圖10所示，

-[R^i49.9kQ210kQC1R55.1kQ431nF-rR1-1nF>112V"TL082|CD10kQV1-[R^i49.9kQ210kQC1R55.1kQ431nF-rR1-1nF>112V"TL082|CD10kQV1120Vrms60Hz0°10kQ1C2T2nFaV212vxBpi—粘OUT圖10帶阻濾波器的中心頻率f0、等效品質因數(shù)Q以及同頻帶BW分別為:fofo=Q=2(2一Auf，BW=fo/Q式中，Auf=1+Rf/R］，為同相比例放大電路的電壓增益。若Auf=1，則Q=0.5，增加Auf時，Q將隨之升高。當Auf趨近2時，Q趨向無窮大。而帶阻濾波器的品質因數(shù)越大，阻帶寬度越窄，其阻帶特性越接近理想狀態(tài)。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=o,則輸入信號U?與零比較，當輸入電壓u?過零時，比較器發(fā)生翻轉。u.>0，輸出則為低電平；而U.<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。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U.從小變大.過程中使輸出電壓Uo產生躍變的閥值電壓UT1,不等于從大變小過程中使輸出電壓Uo產生躍變的閥值電壓UT2,電路具有滯回性。從集成運放輸出端的限幅電路可以看出，u=±U。集成運放反相輸入oz端電位uN=u1，同相輸入電位UP=氏UZ令uN=up，求出的叫就是閥值電壓，得R±UT=± 亠UZT R1+R2當輸入電壓U?與輸出電壓Uo在E點合成的電壓過零時，比較器發(fā)生翻轉。

TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"ue=Jr4+Jr3

ER3+R4 4R3+R4 33 4 3 4電路翻轉時UE=0,代入上式有：RU=_JU

1 R4o音響的音調控制電路音響的音調控制電路如圖13所示,500kQ50%Key=A圖13500kQ50%Key=A其實質是對放音通道頻響特性實施控制。音調的控制不像音量控制,它只對某一段頻率的信號進行提升或衰減,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行同步控制。半波整流電路半波整流電路如圖14所示,

當輸入電壓為正值時輸出電壓為0，當輸入電壓為正值是輸出電壓為：u=-RuoR11全波整流電路全波整流電路如圖15所示，全波整流電路是一種對交流整流的電路，能夠把交流轉換成單一方向電流，最少由兩個整流器合并而成，一個負責正方向，一個負責負方向，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。三運放構成的放大器電路三運放構成的放大器電路如圖16所示，圖16電路中，R4二R6二R,R5=R7=Rf,輸出電壓為：u匚(1+)(u.]—u.2)oRR i1i2當u訂=u.2二u時，R2中電流為零，輸出電壓為零?？梢?，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。當輸入信號中含有共模噪聲時，也將被抑制。、仿真結果反相比例運算電路按圖1接好，仿真結果如圖17所示。同相比例運算電路按圖2接好，仿真結果如圖18所示。圖18反相輸入加法運算電路按圖3接好，仿真結果如圖19所示。減法運算電路按圖4接好，仿真結果如圖20所示。圖20微分運算電路按圖5接好，輸入100Hz/2V的方波，仿真結果如圖21所示。6.積分運算電路按圖6接好，輸入100Hz/2V的方波，仿真結果如圖22所示。圖22二階低通濾波電路按圖7接好，仿真結果如圖23所示。二階高通濾波電路按圖8接好，仿真結果如圖24所示。圖24二階帶通濾波電路按圖9接好，仿真結果如圖25所示二階帶阻濾波電路按圖10接好，仿真結果如圖26所示。圖26過零電壓比較電路按圖11接好，信號源輸入2V/100HZ的正弦波，仿真結果如圖27所示。滯回比較電路按圖12