几种运算放大器比较器及经典电路的简单分析

运算放大器组成的电路五花八门，令人眼花瞭乱，是模拟电路中学习的重点。在分析它的工作原理时倘没 有抓住核心，往往令人头大。为此本人特搜罗天下运放电路之应用，来个“庖丁解牛”，希望各位从事电 路板维修的同行，看完后有所斩获。

遍观所有模拟电子技朮的书籍和课程，在介绍运算放大器电路的时候，无非是先给电路来个定性，比如这 是一个同向放大器，然后去推导它的输出与输入的关系，然后得出

Vo=（1+Rf）Vi ,那是一个反向放大器，

然后得岀Vo=-Rf*Vi,,最后学生往往得岀这样一个印象：记住公式就可以了！如果我们将电路稍稍变换 一下，他们就找不着北了！偶曾经面试过至少

100个以上的大专以上学历的电子专业应聘者，结果能将我

10个人！其它专业毕业的更是可想而知了。

给岀的运算放大器电路分析得一点不错的没有超过

今天，芯片级维修教各位战无不胜的两招，这两招在所有运放电路的教材里都写得明白，就是“虚短”和 “虚断”，不过要把它运用得岀神入化，就要有较深厚的功底了。 虚短和虚断的概念

由于运放的电压放大倍数很大，一般通用型运算放大器的开环电压放大倍数都在 出电压是有限的，一般在 10 V ~ 14 V。因此运放的差模输入电压不足 于“短路”。开环电压放大倍数越大，两输入端的电位越接近相等。

“虚短”是指在分析运算放大器处于线性状态时，可把两输入端视为等电位，这一特性称为虚假短路，简 称虚短。显然不能将两输入端真正短路。

由于运放的差模输入电阻很大， 一般通用型运算放大器的输入电阻都在

1MQ以上。因此流入运放输入端的

80 dB以上。而运放的输

1 mV，两输入端近似等电位，相当

电流往往不足1uA,远小于输入端外电路的电流。故通常可把运放的两输入端视为开路，且输入电阻越大， 两输入端越接近开路。“虚断”是指在分析运放处于线性状态时，可以把两输入端视为等效开路，这一特 性称为虚假开路，简称虚断。显然不能将两输入端真正断路。

在分析运放电路工作原理时，首先请各位暂时忘掉什么同向放大、反向放大，什么加法器、减法器，什么 差动输入,,暂时忘掉那些输入输岀关系的公式,,这些东东只会干扰你，让你更糊涂；也请各位暂时不 要理会输入偏置电流、共模抑制比、失调电压等电路参数，这是设计者要考虑的事情。我们理解的就是理 想放大器（其实在维修中和大多数设计过程中，把实际放大器当做理想放大器来分析也不会有问题）。

好了，让我们抓过两把“板斧” ------“虚短”和“虚断”，开始“庖丁解牛”了。

R2

12

（原文件名：1.jpg）

引用图片

图一运放的同向端接地 =0V,反向端和同向端虚短，所以也是 0V,反向输入端输入电阻很高，虚断，几乎

没有电流注入和流出，那么R1和R2相当于是串联的，流过一个串联电路中的每一只组件的电流是相同的， 即流过R1的电流和流过R2的电流是相同的。流过 2 = (V- - Vout)/R2 ,,b V - = V+ = 0 ,,c I1 = I2 ,,d

/R1)*Vi这就是传说中的反向放大器的输入输出关系式了。

R1的电流11 = (Vi - V- )/R1 ,,a 流过 R2的电流I

求解上面的初中代数方程得

Vout = (-R2

图二中Vi与V-虚短，则Vi = V- ,,a因为虚断，反向输入端没有电流输入输出，通过 相等，设此电流为I，由欧姆定律得：I = Vout/(R1+R2) ,,b Vi

R1和R2的电流

等于R2上的分压，即：Vi = I*R2 ,,

c由abc式得Vout=Vi*(R1+R2)/R2 这就是传说中的同向放大器的公式了。

（原文件名：3.jpg）

引用图片

图三中，由虚短知： V- = V+ = 0 ,,a 3 的电流，故（V1

由虚断及基尔霍夫定律知，通过

R2与R1的电流之和等于通过 R

- V-）/R1 + （V2 - V-）/R2 = （Vout - V- ）/R3 ,,b 代入 a 式，b 式变为 V1/R1 +

V2/R2 = Vout/R3 如果取R仁R2=R3则上式变为 Vout=V1+V2，这就是传说中的加法器了。

R4

------------- 1 — 15 0P1 R1

/ out

十

-15

（原文件名：4.jpg）

引用图片

请看图四。因为虚断，运放同向端没有电流流过，则流过

R1和R2的电流相等，同理流过 R4和R3的电流

也相等。故(V1 V- ,,c 如果

- V+)/R1 = (V+- V2)/R2 ,,a (Vout - V-)/R3 = V- /R4 ,,b 由虚短知： V+ =

故Vout = V1

R仁R2 R3=R4,则由以上式子可以推导出 V+ = (V1 + V2)/2 V- = Vout/2

+ V2也是一个加法器，呵呵！

(原文件名：5.jpg)

引用图片

图五由虚断知，通过R1的电流等于通过 R2的电流，同理通过R4的电流等于R3的电流，故有(V2 /R1 = V+/R2 ,,a (V1

-

V-)/R4 = (V- - Vout)/R3 ,,b 如果 R仁R2 贝U V+ = V2/2 ,,c 如果 R3

=R4, _则V- = (Vout + V1)/2 ,,d 由虚短知

V+ = V- ,,e 所以 Vout=V2-V1 这就是传说中的减法器

了。

V+)-

Cl

(原文件名：6.jpg)

引用图片

图六电路中，由虚短知，反向输入端的电压与同向端相等，由虚断知，通过 R1的电流与通过C1的电流相

1/(R1*C1)) /V1dt

等。通过 R1 的电流 i=V1/R1 通过 C1 的电流 i=C*dUc/dt=-C*dVout/dt 所以 Vout=((- 输出电压与输入电压对时间的积分成正比

，这就是传说中的积分电路了。若 V1为恒定电压U,则上式变换

为Vout = -U*t/(R1*C1) t 是时间，则 Vout输出电压是一条从 0至负电源电压按时间变化的直线。

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