运算放大器和放大电路区别在哪经典运算放大器电路图

lumingluming 2020-09-01 5746

模拟技术

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描述

一、运算放大器介绍

运算放大器（简称“运放”）是具有很高放大倍数的电路单元。在实际电路中，通常结合反馈网络共同组成某种功能模块。它是一种带有特殊耦合电路及反馈的放大器。其输出信号可以是输入信号加、减或微分、积分等数学运算的结果。由于早期应用于模拟计算机中，用以实现数学运算，故得名“运算放大器”。运放是一个从功能的角度命名的电路单元，可以由分立的器件实现，也可以实现在半导体芯片当中。随着半导体技术的发展，大部分的运放是以单芯片的形式存在。运放的种类繁多，广泛应用于电子行业当中。

运算放大器的原理：

运放如图有两个输入端a（反相输入端），b（同相输入端）和一个输出端o。也分别被称为倒向输入端非倒向输入端和输出端。当电压U-加在a端和公共端（公共端是电压为零的点，它相当于电路中的参考结点。）之间，且其实际方向从a端高于公共端时，输出电压U实际方向则自公共端指向o端，即两者的方向正好相反。当输入电压U+加在b端和公共端之间，U与U+两者的实际方向相对公共端恰好相同。为了区别起见，a端和b端分别用“-”和“+”号标出，但不要将它们误认为电压参考方向的正负极性。电压的正负极性应另外标出或用箭头表示。反转放大器和非反转放大器如下图：

耦合电路

一般可将运放简单地视为：具有一个信号输出端口（Out）和同相、反相两个高阻抗输入端的高增益直接耦合电压放大单元，因此可采用运放制作同相、反相及差分放大器。

运放的供电方式分双电源供电与单电源供电两种。对于双电源供电运放，其输出可在零电压两侧变化，在差动输入电压为零时输出也可置零。采用单电源供电的运放，输出在电源与地之间的某一范围变化。

运放的输入电位通常要求高于负电源某一数值，而低于正电源某一数值。经过特殊设计的运放可以允许输入电位在从负电源到正电源的整个区间变化，甚至稍微高于正电源或稍微低于负电源也被允许。这种运放称为轨到轨（rail-to-rail）输入运算放大器。

运算放大器的输出信号与两个输入端的信号电压差成正比，在音频段有：输出电压=A0（E1-E2），其中，A0是运放的低频开环增益（如100dB，即100000倍），E1是同相端的输入信号电压，E2是反相端的输入信号电压。

经典运算放大器电路图：

耦合电路

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R1的电流I1=（Vi-V-）/R1……a流过R2的电流I2=（V--Vout）/R2……bV-=V+=0……cI1=I2……d求解上面的初中代数方程得Vout=（-R2/R1）*Vi这就是传说中的反向放大器的输入输出关系式了。

耦合电路

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R1和R2的电流相等，设此电流为I，由欧姆定律得：I=Vout/（R1+R2）……bVi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。

耦合电路

图三中，由虚短知：V-=V+=0……a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R3的电流，故（V1–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R1=R2=R3，则上式变为Vout=V1+V2，这就是传说中的加法器了。

耦合电路

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+）/R1=（V+-V2）/R2……a（Vout–V-）/R3=V-/R4……b由虚短知：V+=V-……c如果R1=R2，R3=R4，则由以上式子可以推导出V+=（V1+V2）/2V-=Vout/2故Vout=V1+V2也是一个加法器。

二、放大电路介绍

放大电路亦称为放大器，它是使用最为广泛的电子电路之一、也是构成其他电子电路的基础单元电路。所谓放大，就是将输入的微弱信号（简称信号，指变化的电压、电流等）放大到所需要的幅度值且与原输入信号变化规律一致的信号，即进行不失真的放大。只有在不失真的情况下放大才有意义。放大电路的本质是能量的控制和转换，根据输入回路和输出回路的公共端不同，放大电路有三种基本形式：共射放大电路、共集放大电路和共基放大电路。

实际的放大电路通常是由信号源、晶体三极管构成的放大器及负载组成。

放大电路特点：

1、有静态和动态两种工作状态，所以有时往往要画出它的直流通路和交流通路才能进行分析；

2、电路往往加有负反馈，这种反馈有时在本级内，有时是从后级反馈到前级，所以在分析这一级时还要能“瞻前顾后”。在弄通每一级的原理之后就可以把整个电路串通起来进行全面综合。

三极管放大电路图：

耦合电路

这是一个典型的三极管放大电路。从上面可看出电流的流向。各偏置电阻的作用。

三、运算放大器和放大电路有何区别

放大电路仅放大作用。一般用于各种检测装置的模拟信号放大。当然，有的模拟放大电路也可以实现运算逻辑功能。放大电路输出的是模拟量。

运算放大器一般是芯片集成的，一块芯片里集成了多个运算放大器。运算放大器也叫比较器。可以用作信号的比较和放大。输出的是数字量。运算放大器有正负两信号入口。正信号端，输入是什么信号，输出也是什么信号。负信号输入端则相反，比如负信号端输入正信号，输出端相反，是负信号。

如36V电动车用四个灯来显示电量，给运算放大器芯片供电5V。制造几个固定电压，电压分别是40，38，36，34。分别接到有个四运放的芯片的四个负输入端，四个正信号输入端接电瓶取样，当电瓶电压大于40V时，那么那个运算放大器输出高电平，指示灯亮，当低于40V时，正信号输入端低于负信号输入端，输出低电平指示灯不亮了。其它三组运算放大器同理。而普通放大电路，不会有输入端信号电压高于输出信号的这种情况。

另外把运算放大器的输入端，一端作为信号地，另一端接输入信号。可以当放大器用。如功放前级。放大电路可以理解为一个运算放大器。

两种电路首先是电路原理有差异。有些电路既用三极管放大，又用运放，是因为输入信号电压不能直接在运算放大器上工作。

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