Op-amp电路、配置和图表

运算放大器是设计电子电路的一个无处不在的组成部分。如今,这些设备被制作成小型集成电路,但这个概念在很久以前就开始使用真空管了。1946年有一个专利,用于早期使用OAP放大器概念,尽管当时没有使用该名称。1947年,拉格津尼被认为发明了"运算放大器"。

在20世纪,我在参加模拟计算的大学实验室课程时遇到了OP安培。利用模拟电路,通过复合补丁板连接加放大器、微分器和积分器,模拟系统。模拟计算的使用正在被数字计算机取代,所以我不能说我从类中的计算部分得到了很多。我确实学到了很多 输出放大电路 以及控制系统,但这些系统在今天仍然很有价值。

理想运算放大器

为了了解基本的运算放大器功能,我们使用了"理想的运算放大器"的概念。理想的OP放大器是一个电压控制的电压源,如 图1 ,具备以下特征:

1. 无限增益(a) v )及无限带宽

2. 零输出阻抗

3. 无限输入阻抗(零输入电流)

图1 理想的OP放大器是一个电压控制电压源,具有无限输入阻抗和零输出阻抗。

通常包括一个重要的第四个属性,但只有在对OPAMP应用负反馈时,它才有效:

1. 两个输入之间的电压为零

如果你想知道这个运算放大器是如何获得它的功率的,有两个电源连接(正和负),通常在讨论电路设计时被忽略(但在连接一个真正的电路时绝对必要)。典型的情况是,提供双极功率,+/-15V,支持健康的信号摆动。

最酷的是运算放大器对于许多非关键的应用程序来说,运算放大器的性能(增益、带宽、阻抗等)。与电路要求相比,它是如此的好,以至于它们实际上就像理想的运算安培。它们易于设计,并已成为电子系统的重要组成部分。

OP放大器配置和结构图

非逆变放大器

我们将看到的第一个常见的运算放大器配置是非逆变放大器( 图2 )。我总是在想,为什么我们不把它称为"常规放大器"配置,或者仅仅是"放大器"呢?"

图2 非逆变放大器使用两个电阻提供负反馈的运算放大器。

在此配置中,我们看到从输出返回到逆变输入的反馈。这个负反馈意味着属性#4被调用,这两个输入端总是有零电压(即。,它们的电压是一样的)。由于没有电流可以流入输入,所以在非逆输入处的电压由R形成的分压器决定。 1 和R 2 .

重新定位获得放大器的增益,

请注意,电路的电压增益并不取决于运算放大器的增益。我们假设如果放大器的增益是 相当大的 ,然后,足够的反馈将应用于非反向输入,以产生所需的功能。

让我们检查两个运算放大器输入之间有零电压的假设。假设非逆变输入比逆变输入高几毫伏。运算放大器的巨大电压增益将导致输出增加,这将通过电阻分频器反馈到 倒置 投入。逆变输入电压的增加将导致OP放大输出减少,直到两个输入有相同的电压。因此,运算放大器的高增益加上负反馈,使输入电压保持不变。

缓冲放大器

非反相放大器的一种特殊情况是缓冲放大器(也称为单位增益放大器或电压跟随器)，其电压增益为1(图3)。这相当于在非反相放大器配置中使r2零和r1无限。同样，施加负反馈，使运算放大器输入之间的电压为零。这使得一个良好的缓冲放大器，输入有无限阻抗，输出具有零阻抗。理想情况下，至少。

图3缓冲放大器提供无限的输入阻抗和零输出阻抗。

反相放大器

另一种常见的pp放大电路是逆变放大器( 图4 )。顾名思义,输出电压以相反极性作为输入放大。

图4 逆变放大器产生输入的负值,按两个电阻的比例来调整。

此电路通过注意运算放大器的两个输入将在0V进行分析。非逆变输入连接到地面,逆变输入将通过电阻反馈驱动到同一电压。我们亦注意到现时( 我 通过两个电阻,因为没有电流进入逆变输入的运算放大器。

重新定位获得放大器的增益,

增益中的减号很重要,在应用电路时必须考虑.在某些情况下,这可能无关紧要,你可能只需要放大输入信号而不考虑极性的变化。在其他情况下,极性可能是关键的,你的信号可能会被颠倒。

微分放大器

逆变放大器和非逆变放大器可以组合起来创建一个差动放大器(也称为差动放大器),如图所示。 图5 .

图5 差动放大器产生的输出电压是两个输入之间的差.

应用叠加方法,可以将逆变和非逆变放大器配置的增益方程结合起来。

五 1 对V 在…中 ,逆变增益保持不变:

第五节 2 输入有一个由R构成的额外的分压器 3 和R 4 因此,增益方程变成:

将这两个方程式结合起来可以看出:

如果我们设置R 1 = R 3 和R 2 = R 4 ,方程式减至:

我们假设我们有理想的运算安培,但是我们没有说任何关于电阻的东西。这些电路的增益将取决于电阻的实际值及其公差。这对差动放大器来说尤其如此,因为我们所依赖的是匹配的电阻值。

这些常见的版本放大电路对放大各种模拟信号很有用。理想的运算放大模型帮助我们了解这些电路是如何运算的。