详细解析集成运算放大电路的比例运算的工作原理

     集成运算放大电路的比例运算工作原理

　　1、反相输入

　　输入信号从反相输入端引入的运算便是反相运算。

　　图1所示是反相比例运算电路。输入信号经输入端电阻送到反相输入端，而同相输入端通过电阻接“地”。反馈电阻跨接在输出端和反相输入端之间。

　　根据运算放大器工作在线性区时的两条分析依据可知：

　　

　　由图1可列出

　　

　　

　　由此得出

　　　　　（1）

　　闭环电压放大倍数则为

　　　　　（2）

　　

　　图1 反相比例运算电路

　　上式表明，输出电压与输入电压是比例运算关系，或者说是比例放大的关系。如果和的阻值足够精确，而且运算放大器的开环电压放大倍数很高，就可以认为和间的关系只取决于与的比值而与运算放大器本身的参数无关。这就保证了比例运算的精度和稳定性。式中的负号表示与反相。

　　图中的是一平衡电阻，，其作用是消除静态基极电流对输出电压的影响。

　　在图1中，当时，则由式（1）和（2）可得

　　

　　　　　（3）

　　这就是反相器

　　2、同相输入

　　输入信号从同相输入端引入的运算便是同相运算。

　　图2所示是同相比例运算电路，根据理想运算放大器工作在线性区时的分析依据：

　　

　　由图2可列出

　　

　　由此得出

　　　　　（4）

　　闭环电压放大倍数则为

　　　　　（5）

　　可见与间的比例关系也可认为与运算放大器本身的参数无关，其精度和稳定性都很高。式中为正值，这表示与同相，并且总是大于或等于1，不会小于1，这点和反相比例运算不同。

　　当（断开）或时，则

　　　　　（6）

　　这就是电压跟随器。

　　例1、试计算图3中的大小。

　　

图2同相比例运算电路                                          图3 例1的图

　　解：

　　图3是一电压跟随器，电源+15V经两个15kΩ的电阻分压后在同相输入端得到+7.5V的输入电压，故。

　　由本例可见，只与电源电压和分压电阻有关，其精度和稳定性较高，可作为基准电压。

　　例2、在图4所示的两级运算电路中，。若输入电压，试求输出电压，并说明输入级的作用。

　　

　　图4 例2的图

　　解：

　　输入级是电压跟随器，它是串联电压负反馈电路，其输入电阻很高，能起到减轻信号源负担的作用。它的输出电压，，作为输出级的输入。是反相比例运算电路，可得