運(yùn)算放大器的基本應(yīng)用盤點(diǎn)

1、同相放大器

運(yùn)放的同相放大器形式，它的輸出信號(hào)與輸入信號(hào)的相位相同，即：同一時(shí)刻的極性是相同的。

同相放大器的電路形式，如下圖所示：

運(yùn)放的同相放大器形式

同相放大器的增益，由Rf和Rs決定，并且總是大于1。

增益K計(jì)算公式如下：

K = 1 + Rf / Rs

同相放大器，施加的反饋方式是電壓串聯(lián)負(fù)反饋，這種負(fù)反饋具有增大輸入電阻、降低輸出電阻的作用。

然而，反饋深度又決定了輸入電阻、輸出電阻的改變程度。

當(dāng)Rs的阻值接近無窮大時(shí)，同相放大器的增益無限接近1，此時(shí)的效果等效為電壓跟隨器，此時(shí)把Rf減小到0，性能基本不變，此時(shí)，電壓跟隨器的電路形式如下圖所示：

運(yùn)放的電壓跟隨器形式

電壓跟隨器，通常用在高阻抗電路與低阻抗負(fù)載之間的匹配，起到緩沖/隔離的作用。

由于電壓跟隨器，有很深的負(fù)反饋，獲得的緩沖/隔離作用遠(yuǎn)勝于單個(gè)分立元件組成的電壓跟隨器。

2、反相放大器

運(yùn)放的反相放大器形式，它的輸出信號(hào)與輸入信號(hào)的相位相反，即：同一時(shí)刻的極性是相反的。

反相放大器的電路形式，如下圖所示：

運(yùn)放的反相放大器形式

反相放大器的增益，由Rf和Rs決定，增益可以小于1、等于1、大于1。

增益K計(jì)算公式如下：

K = - Rf / Rs

式中的‘負(fù)號(hào)’表示輸出極性與輸入極性相反。

反相放大器，施加的反饋方式是電壓并聯(lián)負(fù)反饋，這種負(fù)反饋，能減小輸入和輸出電阻的作用。

然而，反饋深度又決定了輸入電阻、輸出電阻的改變程度。

由于負(fù)反饋的作用，運(yùn)放的反相輸入端成為交流電位與地相等的虛地。

利用這個(gè)虛地，反相放大器可以成為多個(gè)輸入信號(hào)疊加的加法器。

運(yùn)放的加法器形式，如下圖所示：

運(yùn)放的加法器形式

加法器的輸出信號(hào) Ao ≈ - Rf · （1/R1·V1 + 1/R2·V2 + 。。。 + 1/Rn·Vn）

可見，輸出信號(hào)是各個(gè)輸入信號(hào)按比例疊加的結(jié)果，電阻R1至Rn可以分別控制各個(gè)輸入信號(hào)的混合比例。

加法器在多路信號(hào)的混合上有著很多的應(yīng)用。

反相放大器，在單管放大電路上也有一樣的用法，如下圖所示：

單管與運(yùn)放組成的反相放大器對(duì)比

3、積分器

如果把反相放大器的電阻Rf用電容Cf替換，此時(shí)就變成了一個(gè)積分器。

如下圖所示：

積分器

積分器，實(shí)質(zhì)上等效于一個(gè)低通濾波器，濾波器的截止頻率fo的計(jì)算公式如下：

fo = 1 / 2π · Cf · Rs

當(dāng)輸入頻率等于fo時(shí)，積分器的增益等于1。

當(dāng)輸入頻率低于fo時(shí)，積分器的增益以6dB/oct的斜率，隨著輸入頻率的降低而升高，直到達(dá)到運(yùn)放的開環(huán)增益為止。

積分器常用于取出信號(hào)中的直流分量。

如果使用單純RC型低通濾波器，來獲得同樣的效果，電容取值要比積分器的Cf大得多，需要的容量大概是開環(huán)增益值乘以Cf這個(gè)數(shù)值，這幾乎不能實(shí)現(xiàn)，或者是造價(jià)太高了。

因此積分器，被大量用在伺服系統(tǒng)中，有些音頻放大器，就是利用運(yùn)放的積分器，組成DC伺服電路，以便讓放大器的直流偏移電壓控制在最小值。