集成运放电路分析设计(集成运放电路分析方法)

导语：集成运放电路分析

集成运算放大器的传输特性曲线中有一条窄窄的区域，称为线性区。因为VO=Av×（VP-VN），集成运放的电压放大倍数又特别大，所以只要VP与VN的差值稍微大一点儿，输出电压就会接近正的电源电压或者负的电源电压，运放就由线性区进入了非线性区。为了防止运放进入非线性区，常常引入深度负反馈。在线性区内，VP与VN近似相等（一般小于1毫伏），称为“虚短”。“虚短”是线性区内独有的特性，而虚断无论在线性或非线性区都是成立的。这两个概念是分析运放线性应用的基础条件。

大家都知道的同相比例运放、反相比例运放、加法器、减法器也都省略了，直接开始。

1、差分放大电路：

A1、A2两个运放构成了电压跟随器，所以VA=V1；VB=V2；

因为运放具有“虚断”，的特点，所以A点、B点到运放本身可以认为无电流流过，因此电阻R1、R2、R3相当于串联关系，流过三个电阻的电流是相等的，I=（VA-VB）/R2=(V1-V2)/R2;三个电阻两端的电压是Vo1-Vo2；

因为VC=VD；

VC=(Vo-Vo1)/2; VD=Vo2/2

由上述式子得出Vo=Vo2-Vo1;再代入电流I的公式就得出来：

Vo=（V2-V1）×（R1+R2+R3）/R2

这就是典型的运算放大器差分应用电路，电压放大倍数与电阻的分压比相关。

2、交流耦合单电源单入单出同相线性变换电路。

如果输入信号是基于0V为参考的单向摆动，我们称之为静默电位为0；该电路中vi是上下摆幅的交流信号，而该运放是单电源供电，这就需要把静默电位提升到一定高度，图中R9、R10从VCC分压得到一个固定的电压，1：1地加载到输出端，在这里，R12下面的电容起到了关键作用。如果该电容短接，放大器会对 V IN+ 端直流电压也进行放大，会引起一系列联动，它的存在，阻断了直流电压放大，使直流电压作为跟随器，而交流信号则实现了移位放大的作用。

3、交流耦合单电源单入单出同相线性变换电路二。

电阻R2、R4分压后，包含电源内的噪声（其幅度大约为电源噪声的1/2 ），如果在分压点处并联滤波电容，在滤除电源噪声的同时，也会把有用信号滤除。而这个电路不同，它首先通过 C2 滤波，削弱了 A 点的噪声，且保证 A 点为 2.5V 。然后通过R 3 和 C 1 ，实现了信号的耦合，进入 B 点。如果 C2 滤波有效，那么 B 点只包含电源噪声的很小一部分，且信号几乎没有受到伤害。

4、Howland电流源

这是什么？怎么既有正反馈又有负反馈？这样的电路怎么还能工作于线性状态？我们这么看会更容易理解：输出信号通过R2 、R1 实现了回送到入端的目的，这是负反馈，其反馈系数为 FN= R1 /( R1+ R2) 。输出通过R4 、R3还有 RL 实现了回送到入端的目的，这是正反馈，其反馈系数为：

Howland 电流源中，除负载电阻之外的那4个电阻是相等的。因此，只要 RL 接入电路，正反馈系数就一定小于负反馈系数最终，电路呈现出负反馈效果。因此，对这个电路分析时，只要满足上述条件，就大胆使用负反馈的结论吧。

5、输入电压转输换为负载电流

（vi-v1）/R2=(v1-v4)/R6;

(V3-V2)/R5=V2/R4;

因为V1=V2；若R2=R6，R4=R5，则由以上三式得出V3-V4=Vi；

上式说明流过RL的电流与输入电压Vi成正比。

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