运算扩大器根本上能够算得上是模仿电路的根本需求了解的电路之一，而要想更好用好运放，透彻地了解运算扩大器作业原理是无可避免，可是运放攻略太多，那无妨来试试这篇用电路图作为主线的文章来带你领会运算扩大器的作业原理吧。
1.运算扩大器作业原理总述：
运算扩大器组成的电路形形色色，令人目炫瞭乱，在剖析运算扩大器作业原理时倘没有捉住中心，往往令人头大。本文收集运放电路的使用电路，期望看完后有所收成。可是在剖析各个电路之前，仍是先回想一下两个运放教材里必教的技术，便是“虚短”和“虚断”。
“虚短”是指在剖析运算扩大器处于线性状况时，可把两输入端视为等电位，这一特性称为虚伪短路，简称虚短。明显不能将两输入端真实短路。
“虚断”是指在剖析运放处于线性状况时，能够把两输入端视为等效开路，这一特性 称为虚伪开路，简称虚断。明显不能将两输入端真实断路。
2.运算扩大器作业原理经典电路图一
图一运算扩大器的同向端接地=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，几乎没有电流注入和流出，那么R1和R2适当所以串联的，流过一个串联电路中的每一只组件的电流是相同的，即流过R1的电流和流过R2的电流是相同的。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 求解上面的初中代数方程得Vout = (-R2/R1)*Vi 这便是传说中的反向扩大器的输入输出关系式了。
3.运算扩大器作业原理经典电路图二
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出，通过R1和R2 的电流持平，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 = I*R2 ……c 由abc式得Vout=Vi*(R1+R2)/R2 这便是传说中的同向扩大器的公式了。
4.运算扩大器作业原理经典电路图三
图三中，由虚短知： V- = V+ = 0 ……a 由虚断及基尔霍夫定律知，通过R2与R1的电流之和等于通过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 假如取R1=R2=R3，则上式变为Vout=V1+V2，这便是传说中的加法器了。
(修改者注)质疑：(V1 – V-)/R1 + (V2 – V-)/R2 = (V- – Vout)/R3 ……b 图三公式中少了个负号?
5.运算扩大器作业原理经典电路图四
请看图四。由于虚断，运算扩大器同向端没有电流流过，则流过R1和R2的电流持平，同理流过R4和R3的电流也持平。故 (V1 – V+)/R1 = (V+ – V2)/R2 ……a (Vout – V-)/R3 = V-/R4 ……b 由虚短知： V+ = V- ……c 假如R1=R2，R3=R4，则由以上式子能够推导出 V+ = (V1 + V2)/2 V- = Vout/2 故 Vout = V1 + V2 也是一个加法器，呵呵!
6.运算扩大器作业原理经典电路图五
图五由虚断知，通过R1的电流等于通过R2的电流，同理通过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 假如R1=R2， 则V+ = V2/2 ……c 假如R3=R4， 则V- = (Vout + V1)/2 ……d 由虚短知 V+ = V- ……e 所以 Vout=V2-V1 这便是传说中的减法器了。
7.运算扩大器作业原理经典电路图六
图六电路中，由运算扩大器的虚短知，反向输入端的电压与同向端持平，由虚断知，通过R1的电流与通过C1的电流持平。通过R1的电流 i=V1/R1 通过C1的电流i=C*dUc/dt=-C*dVout/dt 所以 Vout=((-1/(R1*C1))∫V1dt 输出电压与输入电压对时刻的积分成正比,这便是传说中的积分电路了。若V1为稳定电压U，则上式变换为Vout = -U*t/(R1*C1) t 是时刻，则Vout输出电压是一条从0至负电源电压按时刻改变的直线。
8.运算扩大器作业原理经典电路图七
图七中由虚断知，通过电容C1和电阻R2的电流是持平的，由虚短知，运算扩大器同向端与反向端电压是持平的。则： Vout = -i * R2 = -(R2*C1)dV1/dt 这是一个微分电路。假如V1是一个忽然参加的直流电压，则输出Vout对应一个方向与V1相反的脉冲。
9.运算扩大器作业原理经典电路图八
图八.由虚短知 Vx = V1 ……a Vy = V2 ……b 由虚断知，运算扩大器输入端没有电流流过，则R1、R2、R3可视为串联，通过每一个电阻的电流是相同的，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的电流持平,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，此值确认了差值(Vy –Vx)的扩大倍数。这个电路便是传说中的差分扩大电路了。
10.运算扩大器作业原理经典电路图九
剖析一个咱们触摸得较多的电路。许多控制器承受来自各种检测仪表的0~20mA或4~20mA电流，电路将此电流转化成电压后再送ADC转化成数字信号，图九便是这样一个典型电路。如图4~20mA电流流过采样100Ω电阻R1，在R1上会发生0.4~2V的电压差。由虚断知，运算扩大器输入端没有电流流过，则流过R3和R5的电流持平，流过R2和R4的电流持平。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改变，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 假如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 = -(0.88~4.4)V，便是说，将4~20mA电流转化成了-0.88 ~ -4.4V电压，此电压能够送ADC去处理。
11.运算扩大器作业原理经典电路图十
电流能够转化成电压，电压也能够转化成电流。图十便是这样一个电路。上图的负反应没有通过电阻直接反应，而是串联了三极管Q1的发射结，咱们可不要以为是一个比较器便是了。只要是扩大电路，虚短虚断的规则仍然是契合的!
由虚断知，运算扩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
假如R2=R6，R4=R5，则由abc式得V3-V4=Vi
上式阐明R7两头的电压和输入电压Vi持平，则通过R7的电流I=Vi/R7，假如负载RL<<100KΩ，则通过Rl和通过R7的电流根本相同。
12.运算扩大器作业原理经典电路图十一
来一个杂乱的，呵呵!图十一是一个三线制PT100前置扩大电路。PT100传感器引出三根原料、线径、长度完全相同的线，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维护效果，静态剖析时可不予理睬，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=2*R20/(R14+20)=200/1100=2/11 ……a 由虚短知，U8B第6、7脚 电压和第5脚电压持平 V4=V3 ……b 由虚断知，U8A第2脚没有电流流过，则流过R18和R19上的电流持平。 (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通过电阻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脚电压持平， V1=V2 ……f 由abcdef得， (V5-V7)/100=(V7-V3)/2.2 化简得 V5=(102.2*V7-100V3)/2.2 即 V5=204.4(Rx+2R0)/(1000+Rx+2R0) – 200/11 ……g 上式输出电压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通过中心的线电阻、Z2、R22，加至U8C的第10脚，由虚断知， V5=V8=V9=2*R0/(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，假如测出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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