经典运放电路分析经典

图7

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??iR2??(C1R2)?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）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?(V1?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 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(Vx?Vy)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：

……f

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

由虚短知： Vx?Vy

(V1?Vx)/R2?(Vx?Vout)/R4……c

……d

电流从0~20mA变化，则V1?V2?(0.4~2)

由cd式代入b式得(V2?(0.4~2)?Vy)/R2?(V2?Vout)/R4 如果R3?R2，R4?R5，则由e-a得Vout??(0.4~2)R4/R2

……e ……f

图九中R4/R2?220k/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， 10）电压电流转换检测：

图10

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，运放输入端没有电流流过， 则

(Vi?V1)/R2?(V1?V4)/R6 ……a

同理 (V3?V2)/R5?V2/V4 ……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?RL=100K?，则通过R1和通过R7的电流基本相同。

ViR7，如果负载

11）传感器检测：

图11

来一个复杂的，呵呵！图十一是一个三线制PT100前置放大电路。PT100传感器引出三

根材质、线径、长度完全相同的线，接法如图所示。有2V的电压加在由R14、R20、R15、Z1、PT100及其线电阻组成的桥电路上。Z1、Z2、Z3、D11、D12、D83及各电容在电路中起滤波和保护作用，静态分析时可不予理会，Z1、Z2、Z3可视为短路，D11、D12、D83及各电容可视为开路。由电阻分压知， V3?2?R20/?R14?20??200/1100?2/11 ……a 由虚短知，U8B第6、7脚 电压和第5脚电压相等 V4?V3 ……b

由虚断知，U8A第2脚没有电流流过，则流过R18和R19上的电流相等。

(V2?V4)/R19??V5?V2?/R18 ……c

由虚断知，U8A第3脚没有电流流过， V1?V7……d 在桥电路中R15和Z1、PT100及线电阻串联，PT100与线电阻串联分得的电压通过电阻R17加至U8A的第3脚，

V7?2??Rx?2R0?/?R15?Rx?2R0?…..e

由虚短知，U8A第3脚和第2脚电压相等， V1?V2……f

由abcdef得，?V5?V7?/100??V7?V3?/2.2化简得 V5??102.2?V7?100V3?/2.2 即

V5?204.4?Rx?2R0?/?1000?Rx?2R0??200/11 ……g

上式输出电压V5是Rx的函数我们再看线电阻的影响。Pt100最下端线电阻上产生的电压降经过中间的线电阻、Z2、R22，加至U8C的第10脚， 由虚断知， V5?V8?V9?2?R0/?R15?Rx?2R0?……a

?V6?V10?/R25?V10/R26 ……b

由虚短知， V10?V5 ……c

由式abc得 V6??102.2/2.2?V5?204.4R0/??2.2?1000?Rx?2R0???……h

由式gh组成的方程组知，如果测出V5、V6的值，就可算出Rx及R0，知道Rx，查pt100分度表就知道温度的大小了。