原理图解 - 运算放大器内部构造及原理图解

　7.运算放大器工作原理经典电路图七

　　图七中由虚断知，通过电容C1和电阻R2的电流是相等的，由虚短知，运算放大器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。

　　

　　8.运算放大器工作原理经典电路图八

　　图八。由虚短知Vx=V1……aVy=V2……b由虚断知，运算放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.运算放大器工作原理经典电路图九

　　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，运算放大器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。

　

　　10.运算放大器工作原理经典电路图十

　　电流可以转换成电压，电压也可以转换成电流。图十就是这样一个电路。上图的负反馈没有通过电阻直接反馈，而是串联了三极管Q1的发射结，大家可不要以为是一个比较器就是了。只要是放大电路，虚短虚断的规律仍然是符合的！

　　

　　由虚断知，运算放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

　　如果R2=R6，R4=R5，则由abc式得V3-V4=Vi

　　上式说明R7两端的电压和输入电压Vi相等，则通过R7的电流I=Vi/R7，如果负载RL《《100KΩ，则通过Rl和通过R7的电流基本相同。