微分电子电路设计 - 从虚断与虚短入手剖析运放电路 —电路图天天读（125）

　　7）微分电路：

　　图七中由虚断知，通过电容C1和电阻R2的电流是相等的，

　　由虚短知，运放同向端与反向端电压是相等的。

　　则： Vout = -i * R2 = -（R2*C1）dV1/dt

　　这是一个微分电路。

　　如果V1是一个突然加入的直流电压，则输出Vout对应一个方向与V1相反的脉冲。

 

　　

　　图7

　　8）差分放大电路

　　

　　图8

　　由虚短知 Vx = V1 ……a

　　Vy = V2 ……b

　　由虚断知，运放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的电流相等，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，此值确定了差值（Vy–Vx）的放大倍数。

　　这个电路就是传说中的差分放大电路了。

　　9）电流检测：

　　

　　图9

　　分析一个大家接触得较多的电路。很多控制器接受来自各种检测仪表的0~20mA或4~20mA电流，电路将此电流转换成电压后再送ADC转换成数字信号，图九就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上会产生0.4~2V的电压差。由虚断知，运放输入端没有电流流过，则流过R3和R5的电流相等，流过R2和R4的电流相等。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变化，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

　　如果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，

　　即是说，将4~20mA电流转换成了-0.88 ~ -4.4V电压，此电压可以送ADC去处理。

　　注：若将图九电流反接既得 Vout = +（0.88~4.4）V，