集成運(yùn)算放大器基本運(yùn)算電路

集成運(yùn)算放大器的基本運(yùn)算電路

集成運(yùn)算放大器是一種具有高電壓放大倍數(shù)的直接耦合多級放大電路。當(dāng)外部接入不同的線性或非線性元器件組成負(fù)反饋電路時，可以靈活地實現(xiàn)各種特定的函數(shù)關(guān)系。在線性應(yīng)用方面，可組成比例、加法、減法、積分、微分、對數(shù)等模擬運(yùn)算電路。

基本運(yùn)算電路

（1)反相比例運(yùn)算電路

電路如圖1所示，對于理想運(yùn)放，該電路的輸出電壓與輸入電壓之間的關(guān)系為

uO＝-ui

圖1反相比例運(yùn)算電路

為了減小輸入偏置電流引起的運(yùn)算誤差，在同相輸入端應(yīng)接入平衡電阻R2=R1||RF。

(2)同相比例運(yùn)算電路

圖2是同相比例運(yùn)算電路，它的輸出電壓與輸入電壓之間的關(guān)系為

uO=(1+)ui

R2=R1||RF

當(dāng)R1→∞時，uO=ui，即得到如圖3所示的電壓跟隨器。圖中R2=RF，用以減小漂移和起保護(hù)作用。一般RF取10KΩ，RF太小起不到保護(hù)作用，太大則影響跟隨性。

圖2同相比例運(yùn)算電路

圖3電壓跟隨器

(3)反相加法電路

電路如圖4所示。

圖4反相加法運(yùn)算電路

輸出電壓與輸入電壓之間的關(guān)系為uO=()R3=R1||R2||RF

(4)減法運(yùn)算電路

對于圖5所示的減法運(yùn)算電路，當(dāng)R1=R2，R3=RF時，有如下關(guān)系式

uO=(ui2-ui1)

圖5減法運(yùn)算電路

(5)積分運(yùn)算電路

反相積分電路如圖6所示。在理想化條件下，輸出電壓uo等于

uo(t)=—

式中“—”號表示輸出信號與輸入信號反相。uc(o)是t=0時刻電容C兩端的電壓值，即初始值。

圖6積分運(yùn)算電路

如果ui(t)是幅值為E的階躍電壓，并設(shè)uc(o)=0，則

uo(t)=—

即輸出電壓uo(t)隨時間增長而線性下降。顯然時間常數(shù)R1C的數(shù)值大，達(dá)到給定的uo值所需的時間就長。積分輸出電壓所能達(dá)到的最大值受集成運(yùn)放最大輸出范圍的限制。

在進(jìn)行積分運(yùn)算之前，首先應(yīng)對運(yùn)放調(diào)零。為了便于調(diào)節(jié)，將圖中K1閉合，通過電阻R2的負(fù)反饋?zhàn)饔脦椭鷮崿F(xiàn)調(diào)零。但在完成調(diào)零后，應(yīng)將K1打開，以免因R2的接入造成積分誤差。K2的設(shè)置一方面為積分電容放電提供通路，同時可實現(xiàn)積分電容初始電壓uc(o)=0。另一方面，可控制積分起始點(diǎn)，即在加入信號ui后，只要K2一打開，電容就將被恒流充電，電路也就開始進(jìn)行積分運(yùn)算。

（6）微分運(yùn)算電路

反相微分電路如圖7所示。在理想化條件下